大氣所主要研究大氣中各種運動和物理化學過程的基本規律及其與周圍環境的相互作用，特別是研究在青藏高原、熱帶太平洋和我國復雜陸面作用下東亞天氣氣候和環境的變化機理、預測理論及其探測方法，以建立“東亞氣候系統”和“季風環境系統”理論體系及遙感觀測體系，發展新的探測和試驗手段，為天氣、氣候和環境的監測、預測和控制提供理論和方法。