1979年，中央氣象臺副臺長王世平隨團到日本訪問。日本當地壹家氣象臺熱情招待，晚餐被安排在壹家極富特色的居酒屋，通往後廚的過道上，放了壹臺電視機，屏幕裏正在播日語新聞。
突然，屏幕上走出個小夥子，指著背後的壹幅日本地圖認真講解，屋裏的日本人壹下全不說話了，眼睛齊刷刷地盯著屏幕，幾分鐘後講解結束，大家才繼續喝酒聊天。這景象讓王世平吃驚不已，日方代表說，這就是日本的電視天氣預報，這些氣象信息由國家提供，由公司加工制作成電視節目，再通過電視向公眾發布。
這讓中國氣象人第壹次見識到以電視傳播氣象信息的巨大效應。在回國的路上，代表團就開始討論，中國的天氣預報也應該有電視版。
1979年開始，中央氣象臺和中央電視臺開始協商合辦天氣預報電視欄目，前後長達壹年半的時間。既要通俗易懂，又要形式不沈悶，這壹全新的節目形式，雙方都沒有經驗，最後大家決定，先效仿國外。
當時，西方的氣象節目大部分由氣象專家來主持。央視本身主持人不多，對氣象知識也不了解，就決定由氣象臺派人擔任主持。很快，中央氣象臺內部開始“海選”主持人，最後篩出壹男壹女兩個人選。34歲的韓建鋼當時已經是氣象臺的預報員，專業知識紮實，人長得精神，雖然說話帶點鄉音，但很清楚，不妨礙觀眾理解，他成為最後選定的男主持人，女主持人則定為氣象臺職工李援。
1980年7月7日，《天氣預報》節目在央視壹套亮相，“跟新聞壹樣是直播，在國內新聞和國際新聞之間播出，時間也只有兩分鐘。”最初的壹個半月，每天下午5點中央氣象臺數據壹出來，韓建鋼和李援就把專業術語改為通俗易懂的電視語言，半個小時後拿著墨水還沒幹的稿子，出發去中央電視臺播音。韓建鋼說，那時“直播室裏沒有現在的冷光燈，幾盞大燈壹開，足有40多度，但是為了直播錄音，不能開電扇，常常是汗流浹背。”因為技術水平落後，開播初期的節目影像甚至沒有留存檔案。
當時的天氣預報主持人，就是單純念稿子。壹個多月後，節目就改由中央電視臺主持人播報了，大家熟悉的《新聞聯播》主持人邢質斌和羅京都曾經播報過。當時中央氣象臺通過專用電話把稿子傳給中央電視臺，再把制作好的天氣形勢圖由專人送過去，那時候沒有光纜，也沒有專車，氣象臺的曲聲浦每天下午騎個自行車到電視臺送帶子，風雨無阻。
最初，氣象主持人背後是事先印好的中國地圖，上面的圖標都是手繪上去的。1983年3月，曲聲浦制作的城市燈光顯示圖板，被安裝在新聞聯播演播室，主持人念到哪個城市，哪個城市就會亮起燈，由工作人員在幕後操作。這樣觀眾可以在最短的時間內找到正在播報的城市。
《天氣預報》播出初期，也有觀眾寫信說，本來半小時的新聞時間已經很緊張，再插上壹條天氣信息，新聞就播得更少了。為此，央視和國家氣象局還聯合搞了壹個為期兩個月的民意調查，最後《天氣預報》以80%的支持率得以幸存。
1985年，觀眾看到了由衛星拍攝的臺風動畫雲圖。之後還增加了中國責任海區天氣預報，為海上航運、捕撈、勘探進行氣象服務（1989年2月6日改在午間新聞（1995年4月3日改名為《新聞30分》）結束後播出；現已改在CCTV-13《新聞直播間》13點檔結束後播出）；另外在夏天還增加了臺風預報圖。以那個年代的技術水平，天氣預報畫面還是非常具有視覺震撼力的。
伴隨著新壹代廣播級電視天氣預報制作系統的建成，1993年電視天氣預報迎來了又壹次重大突破。就背景圖而言，形式上出現了三維立體天氣符號；內容上全國天氣趨勢時效由24小時延長到48小時。
跨入21世紀，新的背景畫面還在繼續增加或者更新。2003年3月3日預報時效再次拉長到72小時。另外根據觀眾對氣象信息的不同需求，按季節、天氣氣候和配合重大活動等熱點，陸續推出了壹系列小欄目：如24節氣、春播天氣、麥收天氣、各種災害性天氣成因以及防災減災、壹周天氣回顧、天氣氣候評述、節日天氣、香港和澳門天氣氣候、長江三峽天氣氣候以及天氣知識和術語等科普小欄目等等，畫面想不豐富都不行了。
2004年初增加了最高氣溫預報，針對重大影響天氣的5天天氣預報；
2005年1月18日首次發布了“空間天氣預警”，利用FY-2C星的監測資料向社會公眾發布……
總之，既有傳統意義上的短期預報預警、中期預報和展望，也有區域性的監測預警、典型城市或區域的個例分析，在針對當前熱點事件進行天氣解說等等。所有這些，科技做出了不可磨滅的貢獻，由此也連帶印證著氣預報的內容越來越豐富，天氣預報的依據更多、準確性更高了。 1984年底，按照時任國務院副總理的李鵬同誌“電視天氣預報需要改革”的指示，國家氣象中心（中央氣象臺）開始籌建我國第壹代電視天氣預報節目制作系統，具體的名稱叫做“微機圖形動態顯示系統”（在電腦中輸入代碼，生成預報圖）和“數字/模擬信號轉換編碼器”（供切換臺播放）。這個系統雖然在21世紀看起來非常簡陋，但卻是那個年代信息顯示方式上的壹次飛躍，當屬“科技進步”。
1985年夏天，人工手繪的預報圖退出了大家的視線。而采用攝像機翻拍的方式，黑白的臺風動畫雲圖開始出現在節目中，多少給大家帶來壹些新鮮的視覺沖擊，老百姓也能看到地球上空的模樣了（衛星雲圖至今依然是最直觀通俗的專業圖形）。再後來，城市預報的畫面還配上了拉洋片式的風景照片，背景音樂《漁舟唱晚》也開始家喻戶曉。
1986年，中國成為世界上唯壹由氣象部門獨立制作天氣預報節目的國家。
按照部門分工：《天氣預報》節目由國家氣象中心制作，中央電視臺負責播出並進行技術指導和人員培訓。 從1986年10月1日開始，《天氣預報》成為中國電視界最早實現“制播分離”的日播節目。 節目開播最初，正值是天氣最為復雜多變的夏天，那時候中央臺是派氣象臺的專家來播講；後來的7年時間轉為幕後配音，直到1993年3月1日，這壹歷史性的時刻讓觀眾眼前壹亮。因為就在這壹天，氣象主持人從幕後走到了臺前，第壹個亮相的是宋英傑。
因為《天氣預報》主持人走到臺前根本沒有做過任何宣傳，以至於後來的報道標題竟是《屏幕上“跳”出壹個氣象先生》。記者之所以稱之為“跳”，是因為所有觀眾都非常意外，保密工作堪稱完美。
更有意思的是，在主持人出鏡後的半年左右的時間裏，畫面裏是沒有主持人姓名的。後來應廣大觀眾的強烈要求，節目中才出現了壹行通欄字幕：主持人 中央氣象臺 XXX。由此開始，人們壹改“聽”天氣預報的習慣，更願意仔細看了，收視率節節攀升，觀眾紛紛說“節目好看了，有人情味了”。
《天氣預報》節目最早使用的地圖顏色是黃色調的，看起來就是壹個從 頭到腳都金燦燦的節目。或許是因為這種黃色調讓人總聯想到“沙塵暴”， 2000年之後節目進行改版，制作人員大刀闊斧地把地圖顏色改成了清新淡雅 的綠色，壹來讓節目顯得更加環境友好，二來也給觀眾壹種生態環境保護的 心理提示。
2012年9月11日，央視在新聞聯播後首次播出釣魚島天氣預報。
依據9月10日中國政府宣布的釣魚島及其附屬島嶼領海基線，自9月11日起，中央氣象臺把釣魚島及周邊海域的天氣預報納入到國內城市預報中。
釣魚島自古以來就是中國的固有領土，釣魚島附近海域也是中國的傳統海疆，中國對此擁有無可爭辯的主權。中國氣象局承擔著管理全國陸地、江河湖泊及海上氣象情報預報警報等責任，氣象部門開展釣魚島及周邊海域的氣象服務在歷史上由來已久。提供釣魚島及周邊海域的天氣預報是中國氣象局的壹項重要職責，也是世界氣象組織賦予作為區域專業氣象中心之壹的國家氣象中心的壹項重要責任。 2014年6月28日，中國氣象頻道在重播天氣預報節目時改為無廣告模式，開頭和結尾的廣告全是以公益廣告為主，每個城市的圖片也從原先的各種推銷廣告改為該城市的風景圖片。
這種情況下在CCTV1香港版本也會出現（先前因植入廣告等香港相關法規而未播出天氣預報節目，改播大量公益廣告和節目宣傳片）。不過中國氣象頻道只會偶爾出現，大部分時段該頻道仍與CCTV1內地版本、CCTV13版本壹樣，推銷廣告的情況仍然出現並壹直持續至今。 2015年1月19日，中國國際廣播電臺旗下數字電視環球購物頻道聯合華風集團開播全新欄目《天氣預報》，開啟2015年全面關註民生新起點。該檔欄目分早中晚三檔播出，分別為早間版、午間版和晚間版，播出時間依次為上午10:39、中午12:00以及晚上21:00。其中，早間版為8:55檔即《朝聞天下》結束後，中午播《養生看今天》有關健康養生方面天氣節目，晚間版為《新聞聯播》後天氣預報。
與CCTV1播出版本不同的是，CCTV1標清版本為切邊播出，高清版本亦為左右黑色信箱模式。而環球購物頻道為16:9播出形式，其播出的節目亦為純16:9版本且無廣告更改版。實際上華風氣象壹直以16:9制作。