1949年5月和1950年12月，為迅速恢復(fù)和發(fā)展上海氣象事業(yè)，由上海市軍管會(huì)先后接管上海氣象臺和徐家匯觀象臺。徐家匯觀象臺氣象業(yè)務(wù)并入上海氣象臺。1951年1月上海氣象臺遷入原徐家匯觀象臺。1953年8月1日，氣象部門從軍隊(duì)建制轉(zhuǎn)建為政府建制。1954年1月，為適應(yīng)國防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及人民氣象事業(yè)發(fā)展的需要，上海氣象臺經(jīng)過充實(shí)整頓后改建為上海中心氣象臺，負(fù)責(zé)發(fā)布華東區(qū)及沿海的氣象預(yù)報(bào)及業(yè)務(wù)技術(shù)指導(dǎo)。1956年5月，上海氣象局成立，統(tǒng)一管理江蘇、浙江兩省和上海市的氣象工作，上海中心氣象臺屬其領(lǐng)導(dǎo)。中共上海市委任命馬步英為局長。1959年5月，經(jīng)上海市人民委員會(huì)報(bào)請國務(wù)院批準(zhǔn)，上海市氣象局正式宣布成立，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)上海市氣象臺站。上海市氣象局與上海中心氣象臺合署辦公。劉次恭任局長兼上海中心氣象臺臺長。1970年9月，氣象部門實(shí)行軍隊(duì)和地方雙重領(lǐng)導(dǎo)，并以軍隊(duì)為主的領(lǐng)導(dǎo)體制。同年10月，市氣象局劃歸上海警備區(qū)為主領(lǐng)導(dǎo)，軍代表孔謙主持全局工作。1973年8月，中共上海市氣象局委員會(huì)成立，牟敦高任黨委書記，寧遠(yuǎn)任副書記，駐局軍代表撤離。1978年1月市氣象局成立海洋氣象臺和上海市氣象科學(xué)研究所（上海臺風(fēng)研究所）。同年4月，局黨委改設(shè)局黨組。萬輝任黨組書記、局長。1983年10月，中共上海市委和國家氣象局黨組任命王雷為市氣象局局長，1985年1月，又任命王雷為市氣象局黨組書記。1988年5月20日上海區(qū)域氣象中心成立，承擔(dān)華東氣象通信樞紐和對區(qū)域內(nèi)氣象臺站的業(yè)務(wù)技術(shù)指導(dǎo)工作，并負(fù)責(zé)西太平洋氣象服務(wù)。1998年3月，盛家榮任市氣象局黨組書記、局長，2004年11月至今湯緒任市氣象局黨組書記、局長。

上海市氣象局機(jī)構(gòu)設(shè)置包括，機(jī)關(guān)：辦公室、應(yīng)急與減災(zāi)處、觀測與預(yù)報(bào)處、科技發(fā)展處、計(jì)劃財(cái)務(wù)處、人事處、政策法規(guī)處、監(jiān)察審計(jì)處、機(jī)關(guān)黨委辦公室、離退休干部辦公室；事業(yè)單位：上海中心氣象臺、中國氣象局上海臺風(fēng)研究所、上海氣候中心、上海海洋氣象臺、上海氣象信息與技術(shù)支持中心、上海氣象科技服務(wù)中心、上海市防雷中心、上海氣象信息傳媒中心；區(qū)縣局：上海市浦東新區(qū)氣象局、上海市閔行區(qū)氣象局、上海市寶山區(qū)氣象局、上海市嘉定區(qū)氣象局、上海市青浦區(qū)氣象局、上海市金山區(qū)氣象局、上海市松江區(qū)氣象局、上海市奉賢區(qū)氣象局、上海市崇明縣氣象局；以及氣象學(xué)會(huì)。

上海市氣象局實(shí)行中國氣象局與上海人民政府雙重領(lǐng)導(dǎo)，以中國氣象局領(lǐng)導(dǎo)為主的管理體制，在中國氣象局和上海人民政府領(lǐng)導(dǎo)下，根據(jù)授權(quán)承擔(dān)上海行政區(qū)域內(nèi)氣象工作的政府行政管理職能，依法履行《中華人民共和國氣象法》和氣象主管機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)職責(zé)。 1.制定上海地方氣象事業(yè)發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃，并負(fù)責(zé)上海行政區(qū)域內(nèi)氣象事業(yè)發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃及氣象業(yè)務(wù)建設(shè)的組織實(shí)施；負(fù)責(zé)上海行政區(qū)域內(nèi)重要?dú)庀笤O(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的審查；對上海行政區(qū)域內(nèi)的氣象活動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)、監(jiān)督和行業(yè)管理。 2.按照職責(zé)權(quán)限審批氣象臺站調(diào)整計(jì)劃；組織管理上海行政區(qū)域內(nèi)氣象探測資料的匯總、分發(fā)；依法保護(hù)氣象探測環(huán)境；管理上海行政區(qū)域內(nèi)涉外氣象活動(dòng)。 3.在上海行政區(qū)域內(nèi)組織對重大災(zāi)害性天氣跨地區(qū)、跨部門的聯(lián)合監(jiān)測、預(yù)報(bào)工作，及時(shí)提出氣象災(zāi)害防御措施，并對重大氣象災(zāi)害作出評估，為上海市人民政府組織防御氣象災(zāi)害提供決策依據(jù)；管理上海行政區(qū)域內(nèi)公眾氣象預(yù)報(bào)、災(zāi)害性天氣警報(bào)以及農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)、城市環(huán)境氣象預(yù)報(bào)、火險(xiǎn)氣象等級預(yù)報(bào)等專業(yè)氣象預(yù)報(bào)的發(fā)布。 4.制定人工影響天氣作業(yè)方案，并在上海市人民政府的領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)下，管理、指導(dǎo)和組織實(shí)施人工影響天氣作業(yè)；組織管理雷電災(zāi)害防御工作，會(huì)同有關(guān)部門指導(dǎo)對可能遭受襲擊的建筑物、構(gòu)筑物和其它設(shè)施安裝的雷電災(zāi)害防護(hù)裝置的檢測工作。 5.負(fù)責(zé)向上海市人民政府和同級有關(guān)部門提出利用、保護(hù)氣候資源和推廣應(yīng)用氣候資源區(qū)劃等成果的建議；組織對氣候資源開發(fā)利用項(xiàng)目進(jìn)行氣候可行性論證。 6.組織開展氣象法制宣傳教育，負(fù)責(zé)監(jiān)督有關(guān)氣象法規(guī)的實(shí)施，對違反《中華人民共和國氣象法》有關(guān)規(guī)定的行為依法進(jìn)行處罰，承擔(dān)有關(guān)行政復(fù)議和行政訴訟。 7.統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和管理上海行政區(qū)域內(nèi)氣象部門的計(jì)劃財(cái)務(wù)、機(jī)構(gòu)編制、人事勞動(dòng)、科研和培訓(xùn)及業(yè)務(wù)建設(shè)等工作；會(huì)同區(qū)縣人民政府對區(qū)縣氣象機(jī)構(gòu)實(shí)施以部門為主的雙重管理；協(xié)助區(qū)縣黨委和人民政府做好當(dāng)?shù)貧庀蟛块T的精神文明建設(shè)和思想政治工作。 8.負(fù)責(zé)華東區(qū)域?yàn)?zāi)害性天氣的跨省聯(lián)防、氣象業(yè)務(wù)及科研開發(fā)的協(xié)作協(xié)調(diào)和技術(shù)交流協(xié)調(diào)。 9.承擔(dān)中國氣象局和上海市人民政府交辦的其它事項(xiàng)。