《规划》在形势和需求中指出，高精度观测仪器自主研发能力不强，气象观测智能化水平落后，空基、海基气象观测能力薄弱，非传统观测起步晚、发展慢，多源综合数据的获取和完备度亟待加强，资料同化技术落后。
《规划》提出了九个重点领域和优先方向，分别为气象观测技术和方法、数据分析技术、天气气候机理研究和科学试验、地球系统模式、数字化预报技术和方法、气象服务技术和方法、人工影响天气理论和技术、应对气候变化和生态气象保障以及人工智能气象应用技术。
《规划》部署了四个重大气象科技创新工程，包括气象大数据科学工程、国产超算技术应用能力提升工程、地球系统模式工程和观测装备国产化工程。
针对气象科技创新体系建设，《规划》提出了七项具体措施，分别为建设高水平科技创新人才队伍、优化气象科技创新主体布局、构建协同高效的科技创新平台、加强科技基础支撑平台建设、加强科技成果转化应用、积极参与全球气象科学治理和加强气象科学普及和创新文化建设。
值得注意的是，《规划》在气象观测技术和方法中指出，着眼多源观测数据的获取，开展新型探测设备和观测方法研究。研究面向地球系统的协同观测关键技术，实现对大气和其他圈层要素的高时空分辨率观测。提高对典型灾害性天气系统的实时、立体、精密观测的技术能力。提升协同观测技术水平。开展非传统观测应用技术研究。完善气象观测技术和方法标准体系。
在观测装备国产化工程中，《规划》提出，研发地面、高空和大气成分高精度国产化传感器；研制基于国产芯片，具备超低功耗、声光电物理信号一体化测量处理能力的气象专用系统级模组；研究双偏振相控阵天气雷达及相关扫描 28 技术、观测模式和定标技术；研制基于拉曼散射、差分吸收、多普勒效应等原理的激光雷达，突破激光器等核心部件国产化难题；研究基于毫米波、地波、太赫兹和量子技术的新制式气象雷达； 研制基于北斗导航的探空、水汽及反演应用的观测系统；研制基于北斗导航的短基线闪电通道精细化定位系统和超长基线的全球闪电定位系统；研制基于机载平台的空基气象载荷；研制大气成分、生态环境高精度观测装备、在线监测技术和标定技术；研究高海拔、酷热、台风、强辐射、重污染等极端恶劣环境的装备适应性技术和工艺；研制适应特殊自然环境和特殊用途的特种气象观测装备。通过工程实施，到2025年，综合探测能力达到或接近国际先进水平，全球监测能力进一步提升；非传统观测数据的收集应用能力大幅提升；气象装备国产化程度进一步提高。到 2035 年，气象综合观测整体技术自主可控，我国成为气象装备强国。
在加强科技基础支撑平台建设中，《规划》提出要推进科技基础支撑平台开放共享，提高大型科研仪器设备利用率；加强野外科学试验基地建设，在关键区域建设一批野外科学试验基地。
