南京大學(xué)是我國現(xiàn)代氣象教育的發(fā)祥地。1920年，竺可楨應(yīng)郭秉文校長之邀受聘于南京大學(xué)前身南京高等師范學(xué)校；1921年，南京高等師范學(xué)校改建為國立東南大學(xué)，成立地學(xué)系，竺可楨任系主任并開始講授近代氣象學(xué)課程；1924年，國立東南大學(xué)地學(xué)系設(shè)立地質(zhì)、氣象、地理三個(gè)組，其中氣象組成為我國最早的氣象學(xué)專業(yè)；1928年，國立中央大學(xué)成立，地學(xué)系內(nèi)改設(shè)為地質(zhì)礦物門、地理氣象門，中央研究院氣象研究所在南京北極閣成立，竺可楨兼任所長；1930年，地學(xué)系分為地質(zhì)學(xué)系、地理學(xué)系，胡煥庸任地理學(xué)系主任，地理學(xué)系分設(shè)地理、氣象兩個(gè)組；1944年，氣象組從地理學(xué)系分出，成立國立中央大學(xué)氣象系，是我國第一個(gè)氣象學(xué)系，黃廈千任首任系主任。

1949年國立中央大學(xué)更名為國立南京大學(xué)，涂長望任氣象學(xué)系主任。1952年全國高等學(xué)校院系調(diào)整，浙江大學(xué)和齊魯大學(xué)的氣象專業(yè)師生并入南京大學(xué)氣象學(xué)系；除氣象學(xué)專業(yè)外，首次在國內(nèi)高校設(shè)立氣候?qū)W專業(yè)。1958年成立了國內(nèi)首個(gè)大氣物理專業(yè)。1978年招收了恢復(fù)高考后的第一屆本科生和碩士研究生。1983年天氣動(dòng)力學(xué)、氣候?qū)W被評為國家重點(diǎn)學(xué)科，建立天氣動(dòng)力學(xué)、氣候?qū)W兩個(gè)博士點(diǎn)。1986年氣象學(xué)系更名為大氣科學(xué)系，并設(shè)立大氣環(huán)境專業(yè)；1988年氣象學(xué)成為國家重點(diǎn)學(xué)科；1996年設(shè)立大氣科學(xué)博士后流動(dòng)站；1999年建立大氣科學(xué)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)；2000年建立中尺度災(zāi)害性天氣教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2006年設(shè)立本科應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)，本科大氣科學(xué)專業(yè)成為江蘇省品牌專業(yè)；2007年大氣物理學(xué)和大氣環(huán)境成為國家重點(diǎn)培育學(xué)科；2008年本科大氣科學(xué)專業(yè)成為國家理科基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地、教育部特色專業(yè)；2008年成立大氣科學(xué)學(xué)院，下設(shè)氣象學(xué)系和大氣物理學(xué)系；2009年成立氣候與全球變化研究院；2010年建成現(xiàn)代化的南京大學(xué)氣象臺(tái)；2012年建成地球系統(tǒng)區(qū)域過程綜合觀測試驗(yàn)基地（SORPES)；2013年聯(lián)合7所高校和4個(gè)科研院所組建江蘇省氣候變化協(xié)同創(chuàng)新中心；2015年獲批大氣與地球系統(tǒng)科學(xué)（教育部）國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室；2016年建有中國氣象局-南京大學(xué)氣候預(yù)測研究聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、中國氣象局-南京大學(xué)天氣雷達(dá)及資料應(yīng)用聯(lián)合開放實(shí)驗(yàn)室。