1973年前，管理体制经历了从军队建制到地方政府管理、再到地方政府和军队双重领导的演变；1973年至1979年，转为地方同级革命委员会领导，挂靠当地农牧部门；1981年自治区气象局开始对地、县级气象部门进行体制接受工作。1983年实行以气象部门为主、气象部门和地方政府双重领导的管理体制。1986年林芝县气象站改名为林芝市地区气象台。1995年林芝地区气象台改名为林芝地区气象局，西藏林芝地区气象局成立。2005年林芝地区气象局被评为“全国文明单位”。
林芝气象事业创建于1953年2月。1952年6月，西南空军司令部气象处开始组建龙勒气象站，1953年1月在雅鲁藏布江北岸、尼洋河南岸的中古村建站，站名为则拉宗气象站。1954年5月，则拉宗气象站由中古村迁至尼池村，更名为林芝气象站。1980年林芝气象站归拉萨市气象台管理。1986年，林芝地区恢复成立，经上级业务管理部门批准，在林芝气象站基础上组建林芝地区气象台。1992年搬迁至现址，1998年改名林芝地区气象局，2015年6月更名为西藏林芝市气象局。
现有内设机构4个，分别为办公室、业务发展科、人事科、计划财务科；
直属事业单位4个，分别为气象台、大气探测中心、气象科技服务中心、财务核算中心；县气象局3个，分别为波密县、米林县、察隅县气象局，经西藏自治区机构编制委员会批准的墨脱、朗县、工布江达三县气象局正在筹建中。
全市气象系统人员编制数90名，国家气象部门编制数80名，其中公务员编制数24名，地方气象事业编制10名。现有职工89人（含地方气象事业编制10人），其中参照公务员管理人员20人（市局14人，三县局6人）；事业单位在岗职工69人（市局45人，县局24人）；在岗职工平均年龄35.8岁，男职工44人，女职工45人，中共党员56人，退休职工27人。员工包含汉、藏、门巴、苗、土家、羌、蒙古7个民族，汉族职工30人，藏族职工51人，其他少数民族职工8人，藏族和其他少数民族占队伍总数的66%。具有大专及以上学历的有80人，占队伍总数的90%，其中具有本科学历58人(在读研究生3人）。取得中级以上专业技术职称51人，占队伍总数的57%；其中高级专业技术职称8人，中级专业技术职称43人。
已建成布局和功能较为完备的气象灾害大气综合监测站网，拥有4个国家有人地面气象观测站（林芝
国家基准气候站、察隅国家基准气候站、波密国家基本气象观测站、米林国家一般气象观测站）、11个国家级无人
自动气象站（3个县级无人自动气象站）、1个国家高空气象站（CCOS探空站）、1个GPS/水汽监测站、1个国家农业气象观测站、1个多普勒天气雷达站、1个酸雨监测站、4个自动土壤水分观测站、3个闪电定位监测站、1个一级全辐射观测站，20个区域（乡镇）自动气象站，5个雨量遥测站，3个交通气象站。
1999年获林芝地区首批“文明单位”；2000年被中国气象局评为“全国双文明建设先进集体”；2002年建成地区首家“文明行业”并被中央文明委评为“全国创建文明行业先进单位”；2005年被中央文明委评为“全国文明单位”。2007年米林局、察隅局、2014年波密局先后被评为“自治区级文明单位”；2009年米林局被评为“全国创建文明先进单位”。我局共有精神文明称号4个，其中国家级3个，自治区级1个。