1952年8月23日，華東軍區氣象處所屬福建軍區情報處氣象科派出陸軍氣象人員在廈門鼓浪嶼設立廈門氣象站，同年9月8日氣象站建成正式開展工作，林永章任站長。1954年1月1日，氣象站由軍隊建制轉為地方建制，改為廈門氣象臺，錄屬福建省氣象局領導，林永章任臺長。因承擔海洋水文氣象工作，1958年9月15日廈門氣象臺更名為福建省農業廳氣象局海洋水文氣象臺。1966年3月10日因海洋水文氣象工作移交國家海洋局廈門中心海洋站，臺站名稱更改為福建省廈門市氣象服務臺。1968年氣象系統體制下放到當地政府部門，氣象服務臺歸廈門市革委會領導，省氣象局只負責業務方面管理。1971年管理體制改為軍隊與地方雙重領導，以軍隊領導為主，廈門市軍管會派臺長、教導員等幹部到廈門市氣象服務臺實行軍管，王順寬任臺長。1972年7月廈門市氣象服務臺更名為福建省廈門市氣象臺。1974年11月軍代表撤離，氣象臺轉為廈門市革委會農業局領導。1975年金文其任臺長。1979年轉為廈門市革委會農辦領導。1979年12月5日，氣象臺遷址至廈門島東渡狐尾山。1980年廈門市氣象部門回歸省氣象局領導。1981年6月林永章任臺長；1983年6月李尚誌任臺長；1985年3月鄭成均任臺長。 1989年1月，經福建省氣象局批準，成立廈門市氣象局，與廈門市氣象臺實行局臺合壹、壹個機構兩塊牌子的運作方式，鄭成均任局長。1990年7月陳如能任局長。1990年10月3日，國家氣象局與廈門市人民政府商議協定，對廈門市氣象局實行計劃單列。在計劃（含財務）工作方面，國家氣象局賦予廈門市氣象局相當省級氣象局的管理權限；在管理體制方面，廈門市氣象局既是福建省氣象局的壹個下屬單位，又是廈門市人民政府的壹個工作部門，現行幹部管理體制不變。單列後，氣象局機構設置為辦公室、人事政工處、計劃財務裝備處、市氣象臺（兼業務管理），下轄同安縣氣象局。1992年起由王世德副局長主持全局工作。1994年12月，經中***廈門市委和省氣象局黨組批準，設立中***廈門市氣象局黨組。1995年2月6日，楊維生任市局黨組書記，王世德任局長。1996年10月18日，楊維生任市局黨組書記、局長。2000年11月11日起，廈門市氣象局局級幹部由中國氣象局黨組管理。2000年11月14日，陳仲任市局局長、黨組書記。2001年11月12日，中國氣象局批準《廈門市國家氣象系統機構改革方案》，廈門市氣象局實行中國氣象局與廈門市人民政府雙重領導，以中國氣象局領導為主的管理體制，機構規格為副廳級。2006年1月26日市局主要領導調整，範新強任市局黨組書記、局長。