库尔勒气象观测站1958年6月建立，1959年3月库尔勒专署成立气象科，1960年5月扩建成库尔勒气象服务台。1960年12月以前，巴州下辖焉耆、和静、和硕三县；库尔勒专署下辖库尔勒、轮台、尉犁、若羌、且末五县。1960年12月库尔勒专署并入巴州，专署气象科改称巴州人民委员会气象科，1963年7月库尔勒气象服务台与气象科整合成立巴州气象台；1974年2月成立巴州气象局，归属自治区气象局管理；1983年体制改革，开始实行气象部门和地方政府双重领导、以气象部门为主的管理体制。

巴州气象局担负着巴州地区气象行业管理、气象基本业务、气象行政执法、气象决策服务和公益服务等多项业务工作。巴州气象局机关设办公室、计财科、业务科和法规科；直属单位有巴州气象台、雷达站、人工影响天气办公室、防雷办、天鹏气象科技有限责任公司、天宇广告有限责任公司；巴州气象局下辖12个县（市）气象局（站），其中国家基准气象站2个（焉耆、若羌）、国家基本气象站7个（库尔勒、巴仑台、巴音布鲁克、尉犁、铁干里克、塔中、轮台、且末）、国家一般气象站2个（和静、和硕），区域自动气象站46个。若羌、塔中、库尔勒站参加全球气象情报资料交换；焉耆、巴音布鲁克、且末、铁干里克站参加亚洲区域气象情报资料交换。全州共有6个国家一、二类艰苦气象台站。

全州气象部门现有在职职工队伍221人，其中局机关公务员21名、事业编制人员200人。全州汉族职工175人，少数民族职工46人，研究生学历1人，大学本科42人。高级职称5人，中级职称87人。全州气象部门有党总支1个，党支部14个。全州气象部门有自治区级文明单位8个，自治州级文明单位5个，全国气象部门文明台站标兵各1个。2005年建成自治州级文明行业。

气象事业是科技型、基础性社会公益事业。改革开放以来，巴州气象局在州委、州政府和自治区气象局的正确领导下，坚持“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，按照“一流技术、一流装备、一流人才和一流台站” 的建设要求和“多轨道、集约化、研究型、开放式”业务技术体制改革的目标，经过全州气象工作者的不懈努力，巴州气象事业取得了长足发展，初步建立了新一代天气雷达工程、气象卫星工程、数值天气预报系统、大气监测自动化、气象信息共享平台、气象科技服务体系、雷电灾害防御、气象灾害预警应急体系、人工影响天气指挥作业体系的建设，提高了气象监测、预报、预测和服务水平，加快了巴州公共气象服务系统、气象预报预测系统、综合气象观测系统和科技支撑保障系统组成的现代气象业务体系的建设，并在巴州防灾减灾、经济和社会和谐发展、气候资源合理开发和利用、社会主义新农村建设、生态环境保护等方面发挥着重要作用。促进了巴州气象事业又好又快的发展。