气象观测的第一步就是设立观测场，观测场的四周必须是空旷的，不得有大的、高的建筑物或障碍物，观测场内应遍植草皮，以免造成局地的小环流。以上这些都有相应的技术规范作为依据。观测场中必要的设备有：百叶箱、雨量筒、太阳辐射（日照）仪、风向风速仪、地温表、蒸发皿等，水银气压表、空盒气压计等则通常设置于观测站中的建筑物内。百叶箱中必须设有最高温度计、最低温度计、干湿球温度计、自记式温度计、自计式气压计（或微气压计）等。这样，本地大气的最高气温、最低气温、地温、气压、湿度、风向风速、雨量、蒸发量、太阳辐射等气象因子就都有精确的按时测量并加以记录。

以上的数据是由仪器记录或测量到的，另外还有无法用仪器取代的观测就只有依赖观测人员目测并加以记录了，譬如云量、云属、能见度、天气现象（包括闪电、雷鸣、彩虹、雨幡……等等，俗称“云、能、天”观测）。因为观测的数据必需和国内及国际的气象机构交换，又由于过去气象数据的交换都是通过电报来传递的，所以数据必须精简，而且格式统一，称为气象电码（5位数字一组）。这些气象电码按照规定先汇集到几个气象数据交换中心，然后由这些中心把汇集的数据利用有线或无线的媒体网络广播出去，于是每个国家或地区的气象台通过接收电码就拥有全球同一时间的气象数据了。因为数据量非常庞大，而且几乎都在同一时间传递，所以即使是在今天的科技条件下，气象电码也还是要非常精简的。