A légtüneménytan, avagy mai, modern kifejezéssel a meteorológia évszázados múltra tekint vissza, és ugyan mostanra ezt a kifejezést csupán a légköri tudományok egyik alágára használják, feltalálójának, Arisztotelésznek idejében, I. e. 350-ben ez még jóval általánosabb kifejezés volt.
Platón tanítványa öt könyvben írta le akkori megfigyeléseit és gondolatait az időjárásról, illetve mindarról, amit akkor ő még ahhoz hozzásorolt, például a geológiát, vagy a vízkörforgást.
Majd az újabb nagyobb fejlődés 1607-ig váratott magára, amikor is Galileo Galilei megépítette az első termoszkópot, amellyel ugyan a hőmérsékletet mérőszámmal mérni nem tudták, de bemutatta a hőmérő mintáját. Addig a meleget és a hideget az Arisztotelészi elemek mennyiségének gondolták (tűz, víz, levegő, és föld), és mivel nem volt egyezményes mértékegység, akadtak kisebb félreértések a 18. századig, egészen Daniel Gabriel Fahrenheit és Anders Celsius munkájáig, amelyek végül mértékegységgel látták el a hőmérsékletet. 1643-tól folyamatos fejlődés indult meg, amelyek először ugyan nem kötődtek szervesen egymáshoz, azonban mára elengedhetetlen egységet alkotnak az időjárás berkeiben.
Evangelista Torricelli, Galilei kortársa és egykori segédje, 1643-ban elkészítette az első, ember által előidézett hosszantartó vákuumot, majd a folyamat során az első barométert is. Nem sokra rá Blaise Pascal foglalkozott a légnyomással, mint időjárási jelenséggel. 1667-ben készítette el Robert Hooke az első szélvédőt, majd Edmund Halley feltérképezte a főbb szeleket. Az 1700-as években Benjamin Franklin által bizonyítást nyert, hogy a villámlás bizony elektronikai jelenség.
Ezek, és még rengeteg, apró kutatás segítette a meteorológia fejlődését, mint például Horace de Saussure által megépített első hygrometer, avagy páramérő, vagy Luke Howard rendszere a felhők fajtáiról. Az igazi áttörést azonban egy teljesen más irányú kutatás találmánya segítette: a távíró. Ennek az eszköznek a feltalálása és a légköri dinamika megismerésének előrehaladtával lehetővé vált a modern numerikus időjárás-előrejelzés. A távíró az időjárási információk szinte azonnali továbbítását tette lehetővé, aminek köszönhetően idővel kialakulhatott a mai meteorológiai kutatás.
Az 1960-as években értette meg Edward Lorenz az időjárás kaotikus természetét, megtalálva a káoszelmélet alapját. Ez a fejlődés tette lehetővé a jelentősebb előrejelző központokban készített jelenlegi globális időjárás-előrejelzést, amely figyelembe vette a kaotikus természetnek köszönhető bizonytalanságot.