北京市國家氣象系統各級管理機構實行上級主管氣象機構與本級人民政府雙重領導，以上級氣象主管機構領導為主的管理體制。在上級氣象主管機構和本級人民政府的領導下，根據授權承擔本行政區域內氣象工作的政府行政管理職能，依法履行氣象主管機構的各項職責。
機構設定為：
一、局機關設辦公室(北京市氣象局應急管理辦公室、行政管理處)、業務處、科技發展處、計畫財務處、人事教育處、政策法規處(北京市氣象局雷電防護管理辦公室)、監察審計處(與黨組紀檢組合署辦公)7個職能處(室)和機關黨委辦公室(精神文明建設辦公室)、離退休幹部辦公室。
二、直屬事業單位有：北京市氣象台(北京區域中心氣象台、北京市決策氣象服務中心)、北京市氣候中心(北京區域氣候中心、北京市氣象局衛星遙感套用中心)、中國氣象局北京城市氣象研究所(北京城市氣象工程技術研究中心)、北京市氣象科技服務中心(北京市專業氣象台)、北京市觀象台、北京市氣象信息中心(北京市氣象檔案館)、北京市氣象局大氣探測技術保障中心(北京市氣象技術裝備中心)、北京市氣象局後勤服務中心(北京市氣象局財務結算中心)、北京市避雷裝置安全檢測中心，並代管北京市人工影響天氣辦公室。北京減災協會、北京氣象學會掛靠北京市氣象局。
三、區縣氣象局有：海淀區氣象局、朝陽區氣象局、豐臺區氣象局、門頭溝區氣象局、石景山區氣象局、房山區氣象局、大興區氣象局、平谷區氣象局、通州區氣象局、順義區氣象局、懷柔區氣象局、密雲縣氣象局、延慶縣氣象局、昌平區氣象局和上甸子大氣本底污染監測站(上甸子國家氣候觀象台)。
通訊地址：北京市海淀區紫竹院路44號
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