Эти исследования привели к улучшению качества и точности метеорологического, климатического и экологического прогнозирования и предсказаний, что стало преимуществом для многих. Международная научно-исследовательская деятельность является залогом успешного преодоления мировым сообществом последствий суровой погоды, экстремальных климатических явлений и проблем, связанных с качеством воздуха, а также разработки стратегий для адаптации к изменчивости климата и его изменению.
ВМО поощряет исследования в области фундаментального научного понимания физической климатической системы и климатических процессов, что важно для определения возможностей предсказания климата, а также степени воздействия на климат человечества. ВМО содействует развитию атмосферных наук в области понимании того, каким образом изменяется состав атмосферы и к каким это ведет последствиям для климатических, метеорологических условий, городской среды, а также для морских и наземных экосистем.
Программа по атмосферным исследованиям и окружающей среде ВМО ускоряет развитие прогнозов текущей погоды - прогнозирование на ближайшие шесть часов, - и прогнозирование погодных явлений со значительными воздействиями и последствиями на период от одного дня до двух недель. Другие исследования имеют своей целью измерить и понять влияние парниковых газов и других вызывающих изменение климата частиц и химических веществ на атмосферу.
Климатические исследования в глобальном и региональном масштабах, охватывающие временные горизонты от нескольких недель до нескольких столетий, координируются Всемирной программой исследований климата (ВПИК), в спонсировании которой участвует ВМО, Международным советом по науке и Межправительственной океанографической комиссией ЮНЕСКО. Содействующая анализу и прогнозированию изменчивости и изменений в системах Земли ВПИК служит основой для докладов об оценке Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата и Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).