Il Servizio Meteorologico ha il compito primario di fornire ai Reparti dell'Aeronautica Militare il supporto necessario alla pianificazione ed esecuzione delle missioni di volo.

Nell'espletamento dei suddetti compiti, in cui i requisiti di sicurezza, regolarità ed economia dei voli devono essere garantiti, è svolto un continuo monitoraggio del tempo significativo (visibilità atmosferica, copertura nuvolosa, direzione e forza del vento, precipitazioni, fenomeni temporaleschi, turbolenza, possibili formazioni di ghiaccio su aeromobile, ecc.), emettendo previsioni specializzate ai fini aeronautici e avvisi di sicurezza. 
Il Servizio opera attraverso due strutture, una nazionale, il Cento Nazionale di Meteorologia e Climatologia Aerospaziale, CNMCA di Pratica di Mare, l'altra territoriale, costituita da Uffici Meteorologici Aeroportuali. Entrambe queste strutture dispongono senza soluzione di continuità di tutti i dati, prodotti e informazioni di base necessari allo svolgimento dei propri compiti.

Al CNMCA è demandato il servizio di Veglia Meteorologica su tutto lo spazio aereo di responsabilità nazionale. Tale servizio si esplica sia con l'emissione di avvisi di sicurezza per la navigazione aerea, denominati SIGMET (anche per le ceneri vulcaniche emesse dai vulcani attivi sul territorio nazionale) e AIRMET, sia con produzioni grafiche come la carta denominata Significant Weather Low Level - Italia, SWL, sulla quale, a cadenza esaoraria, vengono riportati i fenomeni previsti significativi e pericolosi alla navigazione area fino ad una quota di 3.000 metri.

Presso gli Uffici Meteorologici Aeroportuali, si provvede all'assistenza meteorologica aeroportuale, emettendo messaggi di osservazione aeronautica regolari, METAR, e speciali, SPECI, Terminal Aerodrome Forecast – TAF e avvisi d'aeroporto per la sicurezza delle infrastrutture a terra e dei velivoli in sosta. Gli UMA forniscono consulenza agli equipaggi di volo attraverso rapporti collettivi o consultazioni individuali e provvedono alla preparazione e consegna agli equipaggi di volo della documentazione meteorologica necessaria alla pianificazione e alla condotta del volo.