下设有乌鲁木齐县气象局、天山区气象局、米东区气象局、头屯河区气象局（新一代天气雷达站）、达坂城区气象局、小渠子气象站、大西沟气象站、牧业气象试验站等八个基层单位，气象台、气象信息中心、、后勤中心、丰云公司等直属事业单位，办公室、业务科技处、政策法规处（防雷办）、计划财务处、人工影响天气办公室等职能处室。
乌鲁木齐市气象局实行气象部门和地方双重领导、以气象部门为主的管理体制，既是自治区气象局的下属单位，又是乌鲁木齐市的工作部门，履行乌鲁木齐市管理气象工作的行政职能。在防灾减灾、气候资源合理开发和利用、生态等方面发挥了显著作用，已成为乌鲁木齐经济建设、社会发展与稳定的一支重要力量。
乌鲁木齐市气象局承担着地面气象观测、高空气象探测、农牧业气象观测及试验、特种观测业务（包括土壤湿度、紫外线、辐射、酸雨、沙尘暴等）、气象预报业务（为的决策服务及其他气象服星期六左眼跳务）、低空遥测探测的多谱勒天气雷达、静止卫星、极轨卫星资料接收开发应用、卫星遥感探测以及后续投资建设的高空大气探测系统（风廓线仪）、监测、大气边界层观测和风能等新型能源气象观测工作。
乌鲁木齐市气象局始终把服务放在首位，“公共气象、安全气象、资源气象”的发展，“以人为本，无微不至、无所不在”的服务旨。形成了为乌鲁木齐各级党政领导提供的决策服务，为全社会提供的服务，为和各行业提供的专项服务。
乌鲁木齐市气象局不断推进现代化建设，已初步建成由极轨卫星、静止卫星、气象通信卫星接收处理系统、新一代多普勒天气雷达、测风雷达、沙尘暴监测站、自动遥测气象站组成的大气监测系统；由气象卫星接收处理系统、VSAT单收站、MACPS综合应用为主的气象资料加工分析处理预测系统；由“121”气象自动答询系统、乌鲁木齐新农网、LCD、LED、等组成的气象信息网络传输系统；依托新一代天气雷达，由车载式流动火箭、固定火箭和高炮、组成的人工增雨（雪）作业系统；建成基本涵盖乌鲁木齐地区气象部门的局域网络系统，初步实现了气象资料信息共享；建成突发公共事件应急移动气象台；完成涵盖乡村的新农网信息中心建设。
乌鲁木齐市气象局国家气象事业与地方气象事业共同发展。人工增雨（雪）工作已经成为我市防灾减灾的重要技术手段，在发展经济、农民增产增收和缓解水资源短缺、生态、扑救森林草场火灾等方面取得了日益显著的社会经济效益。新农网在解决农业信息进村入户问题上取得突破性进展，在社会主义新农村建设中发挥了积极作用。乌鲁木齐市气象局全面实施中国气象局拓展领域、科技兴气象和人才强局“三大战略”。以科技优势为依托，取得了较多科研；文明建设显著，建成自治区级文明单位和市级文明行业。
在乌鲁木齐市气象局党组的带领下，乌鲁木齐市气象局广大干部职工正满怀信心地按照“一流装备、一流技术、一流人才、一流台站”的目标而努力奋斗，加快建设，力争在推动乌鲁木齐经济社会跨越式发展和长治久安中做出更大的贡献。
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