1950年3月17日，中國人民解放軍華東軍區航空處氣象處德州氣象站在德州市區石蘆街31號建立，為全市首個氣象站。1955年5月禹城氣候站建立， 1957年1月建立臨邑縣氣候站、寧津縣氣候站，1958年10月建樂陵縣氣候站、平原縣氣候站，1959年1月建齊河縣氣候站、夏津縣氣候站，1961年10月1日建陵縣氣候站，1962年2月建立武城縣氣候站，1957年1月建慶雲縣氣象服務站。1961年建立德州地區氣象臺,下設預報、農氣、觀測、報務、臺站管理五個組。
德州氣象初建時屬軍隊建制，1954年改屬山東省氣象科，1959年改屬縣市農業局，1964年德州氣象管理體制由地方人民委員會領導改為“省氣象局和本地人民委員會雙重領導，以省氣象局為主”,1970年改為軍管, 1973年8月改為地方革命委員會領導 ,1980年改為氣象部門和地方政府雙重領導，以氣象部門為主。
1973年德州地區氣象臺改為德州地區革命委員會氣象局，增設局辦公室；1979年建立業務科、氣象臺；1982年增設政工科。1985年改為德州專區氣象服務臺,內設辦公室、業務科、政工科、預報科、紀檢組五個科室。下轄陵縣、平原、夏津、武城、齊河、禹城、樂陵、臨邑、商河、濟陽、寧津、慶雲十二個縣氣象站。德州為國家基本觀測站和農業氣象基本觀測站，其他各縣均為壹般站。1990年1月商河、濟陽兩縣氣象站劃歸濟南市氣象部門管理。1991年撤銷紀檢組，成立監察審計室，新增技術裝備科、技術咨詢服務中心，並將預報科改為氣象臺。1993年撤銷技術裝備科及技術咨詢服務中心，成立產業科、專業氣象服務科。1994年設電視天氣預報制作中心。
1995年1月，德州基本觀測站改為壹般站,陵縣氣象站改為國家基本觀測站。隨德州撤地設市，1995年4月地區氣象服務臺更名為德州市氣象局。1996年，將政工科改為人事科，與監察審計室合署辦公。新增防雷中心、慶典服務中心。同年，在山東省氣象系統率先推行競爭上崗，領導幹部實行聘任制，職工雙向選擇，聘用上崗。1998年10月3日，市局建立綜合檔案室。
2001年12月根據魯氣人發[2001]57號，市局內設辦公室[人事教育科、監察審計科（與黨組紀檢組合署辦公）、精神文明建設辦公室]、業務科技科、財務科、政策法規科4個職能科室;設氣象臺、氣象科技服務中心（德州市專業氣象臺、德州市氣象局電視預報制作中心、德州市氣象局人工影響天氣指揮中心）、後勤服務中心、防雷裝置質量檢測檢驗所4個直屬正科級事業單位：全市10個縣（市）氣象機構實行局、站合壹。
2006年根據《德州市國家氣象系統機構編制調整方案》(魯氣辦發〔2006〕81號)設：辦公室、業務科技科、人事教育科（監察審計室、精神文明辦）、政策法規科（防雷減災管理辦公室）、氣象臺、氣象科技服務中心（德州市專業氣象臺）、雷電防護技術中心（德州市防雷中心）、財務結算中心，機構規格均為正科級，另設物業服務中心掛靠辦公室管理。2007年5月根據山東省氣象局《關於全省氣象部門財務管理和財務核算中心機構設置的通知》（魯氣辦發〔2007〕68號）在市局機關設計劃財務科，與局辦公室合署辦公。市氣象局財務結算中心更名為市氣象局財務核算中心，仍為市氣象局正科級直屬事業單位。
1987年5月德州地區建立防雹降雨領導小組，平原、樂陵、濟陽、商河四個縣(市)率先開展人工影響天氣工作,此後陵縣、夏津、武城、齊河、禹城、臨邑、寧津、慶雲先後開展該項工作。地區及縣市人影領導小組由地區行署和縣市分管理負責人為組長，成員為當地財政、農業、氣象、公安、民政、人民武裝等部門負責人。
1996年12月，市機構編制委員會《關於建立德州市人工防雹降雨領導小組辦公室的批復》（德編〔1996〕66號）批準成立“德州市人工防雹降雨領導小組辦公室”，掛靠市政府辦公室。
2003年，市政府將市人工防雹降雨領導小組辦公室劃歸市氣象局管理，各市、縣（市、區）人工影響天氣工作也陸續移交氣象部門。
2004年,市縣人工防雹降雨領導小組及辦公室分別更名為本地人民政府人工影響天氣領導小組及辦公室。