南京大學是我國現(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前身南京高等師范學校；1921年，南京高等師范學校改建為國立東南大學，成立地學系，竺可楨任系主任并開始講授近代氣象學課程；1924年，國立東南大學地學系設(shè)立地質(zhì)、氣象、地理三個組，其中氣象組成為我國最早的氣象學專業(yè)；1928年，國立中央大學成立，地學系內(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，地學系分為地質(zhì)學系、地理學系，胡煥庸任地理學系主任，地理學系分設(shè)地理、氣象兩個組；1944年，氣象組從地理學系分出，成立國立中央大學氣象系，是我國第一個氣象學系，黃廈千任首任系主任。

1949年國立中央大學更名為國立南京大學，涂長望任氣象學系主任。1952年全國高等學校院系調(diào)整，浙江大學和齊魯大學的氣象專業(yè)師生并入南京大學氣象學系；除氣象學專業(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)首個大氣物理專業(yè)。1978年招收了恢復高考后的第一屆本科生和碩士研究生。1983年天氣動力學、氣候?qū)W被評為國家重點學科，建立天氣動力學、氣候?qū)W兩個博士點。1986年氣象學系更名為大氣科學系，并設(shè)立大氣環(huán)境專業(yè)；1988年氣象學成為國家重點學科；1996年設(shè)立大氣科學博士后流動站；1999年建立大氣科學一級學科博士點；2000年建立中尺度災害性天氣教育部重點實驗室；2006年設(shè)立本科應(yīng)用氣象學專業(yè)，本科大氣科學專業(yè)成為江蘇省品牌專業(yè)；2007年大氣物理學和大氣環(huán)境成為國家重點培育學科；2008年本科大氣科學專業(yè)成為國家理科基礎(chǔ)科學研究和教學人才培養(yǎng)基地、教育部特色專業(yè)；2008年成立大氣科學學院，下設(shè)氣象學系和大氣物理學系；2009年成立氣候與全球變化研究院；2010年建成現(xiàn)代化的南京大學氣象臺；2012年建成地球系統(tǒng)區(qū)域過程綜合觀測試驗基地（SORPES)；2013年聯(lián)合7所高校和4個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（教育部）國際合作聯(lián)合實驗室；2016年建有中國氣象局-南京大學氣候預測研究聯(lián)合實驗室、中國氣象局-南京大學天氣雷達及資料應(yīng)用聯(lián)合開放實驗室。