世界气象组织的组织机构包括：世界气象大会、执行理事会、区域协会、技术委员会和秘书处。

　　(1)世界气象大会

　　大会是该组织的最高权利机构，由各会员派代表团与会。一般每4年召开一次大会，审议过去4年工作，研究批准今后4年的业务、科研、技术合作等各项计划，通过下一财务期的预算，选举产生新的主席、副主席，选举产生除本组织主席和副主席以及区域协会主席以外的执行理事会成员和任命秘书长等。1999年5月在日内瓦召开了第13次世界气象大会，澳大利亚气象局局长齐而曼（H.W.Zillman）博士当选为主席，尼日利亚奥巴西（G.O.P.Obasi）教授连任世界气象组织秘书长。

　　(2)执行理事会

　　世界气象组织执行理事会（前称执行委员会）是大会闭幕期间的执行机构，相当于人大的常务委员会。其组成人数根据本组织会员数的增多而逐渐增加。目前招待理事会有36人组成，包括本组织主席、3位副主席（第5次大会前为2位副主席）、6位区域协会主席和由气象大会选举产生的26名成员（均为局长）组成。1995年5月中国气象局局长温克刚在第13次气象大会上以鼓掌形式一致通过当选为执行理事会成员。

　　(3)区域协会

　　按地理区域，世界气象组织分为六个区域协会。即一区协（非洲）、二区协（亚洲）、三区协（南美）、四区协（北中美洲）、五区协（西南太平洋）和六区协（欧洲）。区域协会主要负责区域内各项气象、水文活动，实施大会、执行理事会的有关决议。一般4年举行一次届会。中国属第二区协（亚洲）协会。中国香港、中国澳门作为地区会员也属于第二（亚洲）区协。1996年，世界气象组织第二（亚洲）区协第11届会议在蒙古召开，蒙古气象局局长当选为区协主席。2000年9月将在韩国汉城召开第12届会议。

　　(4)技术委员会

　　世界气象组织根据气象、水文业务性质，将技术委员会发分为两组8个委员会，它们是：A 基本委员会，包括基本系统委员会（CBS）、大气科学委员会（CAS）、仪器和观测方法委员会（CIMO）和水文学委员会（CHY）；B 应用委员会，包括气候学委员会（CCL）、农业气象学委员会（CAGM）、航空气象学委员会（CAEM）、世界气象组织/政府间海洋委员会海洋和海洋气象联合委员会（JCOMM）。委员会由本组织各会员提名指派专家参加，委员会工作主要是在其中职责范围贯彻大会、执行理事会及区域协会的决议并协调本委员会的工作。一般每4年召开一次届会。

　　(5)秘书处

　　秘书处为世界气象组织常设办事机构。该秘书处由1951年12月10日从瑞士洛桑迁到日内瓦。秘书处由气象大会任命的秘书长主持工作，现任秘书长是尼日利亚的奥巴西（Obasi）教授。为处理日常国际气象事务，秘书处下设若干职能司负责有关工作。他们是：秘书长办公室、世界天气监测网司、技术合作司、区域办公室、资源管理司、支持服务司和语言、出版与会议司。