Датой рождения гидрометеорологической службы России принято считать 1834 год, когда, согласно указу императора Николая I, в Санкт-Петербурге при Корпусе горных инженеров была учреждена Нормальная обсерватория и шесть филиалов. Инициатива создания обсерватории принадлежала академику Российской академии наук Адольфу Купферу. С этого времени метеорологическая сеть России начала вести регулярные метеорологические и магнитные наблюдения.
В июне 1921 года Совет народных комиссаров РСФСР принял "Декрет об организации метеорологической службы РСФСР".
В 1921-1929 годах шел процесс создания метеорологических бюро в союзных республиках, краях, областях. Важную роль в становлении Гидрометеорологической службы страны сыграл Первый геофизический съезд, проходивший в Москве в мае 1925 года, уделивший значительное внимание вопросам организации единой службы. 7 августа 1929 года Центральным исполнительным комитетом и Совнаркомом СССР было принято постановление о создании Единой гидрометеорологической службы СССР.
1 января 1930 года было организовано Центральное бюро погоды, преобразованное в 1936 году в Центральный институт погоды (с 1943 года — Центральный институт прогнозов). В 1965 году Центральный институт прогнозов и Объединенный вычислительный центр Академии наук и Главного управления гидрометслужбы были объединены в одно учреждение — Гидрометеорологический научно-исследовательский центр СССР, с 1992 года — Гидрометцентр России. 14 октября 1994 года Гидрометцентру России был присвоен статус Государственного научного центра Российской Федерации (ГНЦ РФ). В январе 2007 года по решению правительства РФ этот статус был сохранен.
За период с 2013 по 2017 гг. количество опасных гидрометеорологических явлений (ОЯ), отмечавшихся на территории Российской Федерации, изменялось от 988 до 898, количество ОЯ, нанесших значительный ущерб отраслям экономики - от 455 (2013 г.) до 368 (2014 г.) (в 2017 г. их было 378). Наибольший ущерб наносится, преимущественно, очень сильным ветром, крупным градом, дождями, гидрологическими (повышение уровней воды в результате весеннего половодья и дождевых паводков) и агрометеорологическими (засуха, суховей) явлениями. Ущерб в ряде случаев исчисляется миллиардами рублей.
Деятельность учреждений Росгидромета в течение всего периода была направлена на своевременное и качественное прогнозирование гидрометеорологических явлений и доведение гидрометеорологической продукции до потребителей. Число штормовых предупреждений, выпущенных УГМС Росгидромета, достигает 1800-2200, а их оправдываемость 92-94% (в 2017 г. - 93,8%); предупрежденность ОЯ, нанесших ущерб, повысилась от 91,6% в 2013 г. до 94,2% в 2017 г.
В настоящее время метеорологические наблюдения проводятся на 3900 пунктах наблюдений. При этом 95% действующих станций автоматизировано. Агрометеорологические наблюдения проводятся на 1789 наблюдательных пунктах. В составе гидрологической сети на территории Российской Федерации действует 3625 пункта наблюдений. Ежегодно вводятся в эксплуатацию современные автоматические гидрологические комплексы. В 2017 г. Росгидрометом обеспечено функционирование 268 труднодоступных станций, из которых 58 расположены севернее Полярного круга, и 115 аэрологических станций.
В течение 2017 г. проведены технические и организационные мероприятия по созданию регионального центра космической погоды Международной организации гражданской авиации (ИКАО) для прохождения в 2018 г. международного аудита.
Деятельность организаций Росгидромета направлена на своевременное и качественное прогнозирование гидрометеорологических явлений и доведение гидрометеорологической продукции до потребителей. В течение года было выпущено и доведено до потребителей более 1850 штормовых предупреждений.
Росгидромет также осуществляет метеорологическое обеспечение гражданской и экспериментальной авиации, направленное на обеспечение безопасности, регулярности и эффективности полетов. Данный вид деятельности осуществляют 248 авиаметеорологических подразделения, которые размещаются в аэропортах Российской Федерации. Всего за 2017 г. было обслужено более 1 млн самолетовылетов. Авиационных происшествий и инцидентов, связанных с неудовлетворительным метеорологическим обеспечением не было, прерванных полетов из-за неоправдавшихся прогнозов погоды отмечено 36 случаев (менее 0,01% от общего количества самолетовылетов).
Специализированное гидрометеорологическое обеспечение охватывает ежегодно более 45 тыс. потребителей. Основными потребителями специализированной информации являются: население, предприятия и организации топливно-энергетического комплекса, проектирования и геологоразведочных работ, строительной отрасли, обрабатывающих производств и т.д.