国家气象中心（中央气象台）是科技型的社会基础性公益事业单位，其主要职责是：
1.牵头组织天气业务、生态与农业气象业务系统设计、业务科研项目的组织实施、业务规范和标准的制定。
2.承担全国及世界主要区域范围的天气监测和预报，承担我国及所属责任海区的灾害性天气警报。
3.承担全国及世界主要区域范围的海洋、全国的交通、水文与地质灾害、环境与健康、能源等专业气象预报业务。
4.承担全国及世界主要区域范围的生态与农业气象及相关灾害的监测、预测、预警和评估，为国家粮食安全和生态建设与保护提供气象保障。
5.承担天气、生态与农业气象的公共气象服务任务，归口向中央（全国性）媒体发布公众气象服务信息，归口为党中央、国务院及相关部门提供综合决策气象服务。
6.负责气象灾害监测，气象及衍生灾害的灾情收集和评估，承担重大气象灾害的应急保障服务任务。
7.依托基本气象业务，开展面向各类专业用户的气象科技服务。
8.负责数值预报业务系统的开发、改进、升级和运行维护及模式的检验评估，数值预报产品的解释应用。
9.承担对下级气象台站的相关业务技术指导任务。
10.依靠科技创新，开展数值预报、天气、生态与农业气象等领域的应用研究和技术开发。
11.承担WMO区域专业气象中心（RSMC）和环境紧急响应中心（EERC）的任务；承担THORPEX亚洲TIGGE中心的任务。
12.负责本单位的人、财、物等行政管理和党务工作。
13.受委托承担国家气候中心、国家气象信息中心的会计核算等任务。
14.完成中国气象局交办的其他任务。

国家气象中心承担管理职能的处级机构包括：办公室、业务科技处、人事教育处、计划财务处和党委办公室。承担基本业务职能的处级机构包括：天气预报与环境气象室、数值预报室、农业与生态气象室、遥感业务室、中国气象局气象决策服务中心、人工影响天气服务室、预报系统实验室和专业气象台。