海南省气象局于1988年5月成立，属海南省人民政府建制，代表海南省人民政府主管海南省全省气象行业工作，为基础性、科技型的社会公益性正厅级事业单位，担负海南省保障国民经济建设和人民生命财产安全的气象服务工作。海南省气象局机关驻地位于海口市美兰区海府路60号。

1988年5月，海南省气象局成立。

1994年省气象局办公大楼开始建设，1996年竣工投入使用。

2009年，省气象局党组决定对办公大楼进行维修改造。该项目于2009年11月动工建设。

2010年9月，根据中央机构编制委员会办公室《关于海南省气象工作管理体制调整的批复》（中央编办复字〔2010〕281号）精神，海南省气象局实行中国气象局和海南省人民政府双重领导、以中国气象局领导为主的管理体制，海南省气象系统各级管理机构仍实行上级气象主管机构与本级人民政府双重领导，以气象主管机构领导为主的管理体制。

2011年1月25日，省气象局办公大楼维修改造项目竣工验收。

2011年1月29日，省气象局举行办公楼维修改造工程竣工揭牌仪式。省气象局局长王春乙，省气象局原局长、时任三亚市委常委、市政府常务副市长吴岩峻，以及省气象局副局长王玉祥、李天富、巡视员徐友光、原副局长甘宇出席了揭牌仪式。

2024年11月6日，海南省气象局与南京大学大气科学学院签署战略合作协议。

党组书记、局长：辛吉武

党组成员、副局长：蔡亲波

党组成员、副局长：程洪涛

党组成员、副局长：冯文

党组成员、副局长：高荣

党组成员、纪检组长：颜文胜

内设机构

直属事业单位

省局其他单位

地级市气象局

县级气象局（台、站）

2021年4月26日，海南省气象局南沙气象观测站入选“海南省工人先锋号”名单。