菏泽气象站于1953年10月建立，隶属山东省人民政府建制领导，由山东省气象局对台站实行垂直领导，全面管理。1980年7月以来，气象部门实行统一领导，分级管理，气象部门与当地政府双重领导，以气象部门领导为主的管理体制。菏泽市气象局在上级气象主管机构和菏泽市人民政府的领导下，根据授权承担菏泽市行政区域内气象工作的政府行政管理职能，依法履行气象主管机构的各项职责。负责发布菏泽市及所辖县区的天气预报、警报等。至2008年年底，全市气象系统共有在职人员125人，其中高级职称4人，中级职称48人。离退休人员103名，其中离休人员8名。全市设有一个国家气象基本观测站（定陶），8个一般气象观测站，149个区域气象观测站。

菏泽市气象局下设办公室、人事教育处、业务科技科、政策法规科4个内设机构，气象台、防雷中心、科技服务中心、财务核算中心4个直属单位 ；下辖曹县气象局、定陶县气象局、鄄城县气象局、郓城县气象局、成武县气象局、东明县气象局、巨野县气象局、单县气象局8个县气象局。