天水市氣象局是科技型、基礎(chǔ)性公益事業(yè)單位，機(jī)構(gòu)規(guī)格為正縣級(jí)。下轄麥積國(guó)家氣候觀象臺(tái)（麥積區(qū)氣象局、天水農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站）、武山國(guó)家氣象觀測(cè)一級(jí)站和甘谷縣、秦安縣、清水縣、張家川縣4個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)二級(jí)站。市氣象局內(nèi)設(shè)辦公室（人事科、政策法規(guī)科）、業(yè)務(wù)科、計(jì)劃財(cái)務(wù)科3個(gè)職能科室和天水市氣象臺(tái)（決策氣象服務(wù)中心）、天水市人工影響天氣辦公室（天水市秦州區(qū)氣象局）、天水市氣象科技服務(wù)中心、天水市防雷中心、天水天氣雷達(dá)站（天水市氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心）和天水國(guó)家氣象觀測(cè)二級(jí)站。
天水市氣象局實(shí)行上級(jí)氣象主管機(jī)構(gòu)與本級(jí)人民政府雙重領(lǐng)導(dǎo)，以上級(jí)氣象主管機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)為主的管理體制，在上級(jí)氣象主管機(jī)構(gòu)和本級(jí)人民政府的領(lǐng)導(dǎo)下，依法履行本行政區(qū)域內(nèi)的管理職能，組織實(shí)施本級(jí)氣象事業(yè)發(fā)展規(guī)劃，負(fù)責(zé)本地區(qū)氣象業(yè)務(wù)運(yùn)行、質(zhì)量管理和探測(cè)環(huán)境保護(hù)。制作本地區(qū)災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)和常規(guī)天氣要素預(yù)報(bào)的補(bǔ)充訂正，提供指導(dǎo)產(chǎn)品。開展氣候應(yīng)用、生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象、雷電、人工影響天氣等相關(guān)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)服務(wù)和新一代天氣雷達(dá)預(yù)警責(zé)任區(qū)的臨近天氣預(yù)警業(yè)務(wù)。
