我国劳动人民在长期的农业生产实践中积累了丰富的农业气象知识和经验。 早在殷商时代，农业气象知识就开始萌芽。 1936年在河南安阳出土的殷商时代甲骨卜辞中，就有许多天气现象的记载。 战国时代，采用“土圭”测日影的方法，二分、二至日期的确定已相当的准确。 西汉初年，二十四节气七十二候内容已初具完善。 公元132年张衡发明的“相风铜乌”是世界上最早的风向器。 西汉的《汜胜之书》，后魏的《齐民要术》以及明代的《农政全书》等， 都把天时、气象条件放在相当重要的地位。 《齐民要术》一书中把农作物的播期分为“上时”(最适播期中时”（次时播期）， “下时”(不能再迟的日期）。已具有农时的概念。 书中写道“凡五果花盛时遭霜则无子，常预于园中，往往贮恶草生粪， 天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜。此时放火作愠少得烟气，则免于霜为矣。” 这种“烟熏法”防御霜冻，至今我国农村还在使用。 这些早期的农业气象知识和经验，对古代的农业发展和人类生存都起着重要的作用。
在国外，1597年意大利的伽利略发明了空气温度表以后， 1735年法国的德列奥米尔提出了积温的概念。 1854年俄国出版了《农业气象学》一书，1926年法国的德马东提出了干燥系数的指标， 1930年苏联的谢良尼诺夫提出了水热系数，并于1937年出版了《世界农业气候手册》， 1945年日本的大后美保出版了《日本作物气象的研究》， 1948年美国的桑斯韦特以水分平衡为基础， 用热量效应和降水的有效性为指标进行了气候分类， 这些成果和专著，足以勾勒出国外农业气象学发展简史。
我国近代气象学和农业气象学的基础，是由竺可桢等老一辈学者奠定的， 竺可桢在20世纪20年代创立了我国第一个气象机构， 对物候学、东亚季风环流、我国气候变迁、气候区域的划分， 尤其对我国气候特点与粮食作物生产的关系等做了精深的研究。 新中国成立以来，我国的农业气象事业在科研、服务、教学等方面均取得了很大成就， 在农业生产中发挥了一定的作用，在国际上也享有一定声誉。我国农业气象的发展大致分为以下几个时期：
1953年创建了全国第一个农业气象机构——华北农科所农业气象研究室。 1956年中央气象局设立了农业气象业务单位并开展农业气象服务， 同年全国第一个农业气象专业也于中国农业大学成立（至今已有多所农林高校设立农业气象专业， 包括中国农业大学、沈阳农业大学、南京气象学院、广西农学院等）， 这一时期吕炯 《作物引种和农业气象》(1957)， 《橡胶幼树和寒害问题》(1957)，马世駿《昆虫活动与气象》(1957) 等论著、 论文都较早地提出我国的一些重要农业气象问题。
1959—1961年间农业气象站网不断扩大， 全国很多高等院校增加了农业气象专业，随后又进行调整。 科研领域不断宽泛。这期间竺可桢发表 《论我国气候的几个特点及其与粮食生产的关系》(1964)， 黄秉维发表《发展农业生产的途径与农业自然条件的研究》(1964,1965)， 殷宏章发表《小麦的群体结构与光能作用》（1959）等论文、论著， 对我国农业气象研究工作有着重要的指导作用。 1967—1976年间农业气象工作处于停滞时期。
在党的十一届三中全会后，在一系列方针政策鼓舞下， 在现代化和改革开放的新形势下，农业气象工作发展很快， 截至1982年底，全国开展各种农业气象预报、情报的台站达900个。 这期间较大的农业气象课题研究从多方面展开，包括农业气候资源与区划； 黄淮海农业开发；北方旱区农业综合开发；亚热带山区农业发展； 多熟种植水稻和杂交水稻；热带作物； 华北冷害；柑橘冻害、冬小麦冻害、植胶区寒害； 北方小麦干热风；病虫害；产量预报；小麦遥感综合测产网络。 科研领域的拓宽，国际交流的增加，卫星遥感、计算机等技术在农业气象中的普遍应用， 有力地推动了农业气象工作的快速发展，取得了较好的经济和社会效益， 很多科研成果得益于卫星遥感和模式技术的应用。 农业气象学的研究在我国的农业发展中发挥着越来越重要的作用。