天氣預報是應用科學技術來預測給定地點和時間的大氣狀況。自19世紀以來，人們一直在嘗試非正式地預測天氣，并正式地預測天氣。天氣預報是通過收集有關大氣、陸地和海洋當前狀態的定量數據并使用氣象學來預測特定地點的大氣將如何變化來進行的。

曾經主要根據大氣壓力、當前天氣狀況和天空狀況或云量的變化進行手動計算，現在的天氣預報依賴于將許多大氣因素考慮在內的基于計算機的模型。仍然需要人工輸入來選擇可能的最佳預測模型來作為預測的基礎，這涉及到模式識別技能、遠程連接、模型性能知識和模型偏差知識。預測不準確是由于混亂大氣的性質，求解描述大氣、陸地和海洋的方程所需的大量計算能力，測量初始條件所涉及的誤差，以及對大氣和相關過程的不完整理解。因此，隨著當前時間與進行預測的時間（預測范圍）之間的差異增加，預測變得不那么準確。使用集合和模型共識有助于縮小誤差并提供預測的置信度。

天氣預報有各種各樣的最終用途。天氣警報是重要的預報，因為它們用于保護生命和財產。基于溫度和降水的預測對農業很重要，因此對商品市場的貿易商也很重要。公用事業公司使用溫度預測來估計未來幾天的需求。在日常生活中，許多人使用天氣預報來確定在某一天穿什么。由于大雨、大雪和風寒嚴重限制了戶外活動，因此可以使用預報來圍繞這些事件計劃活動，并提前計劃并度過難關。

有許多部門對天氣預報有自己的特定需求，并為這些用戶提供以下專業服務：

由于航空業對天氣特別敏感，因此準確的天氣預報至關重要。霧或異常低的天花板會阻止許多飛機著陸和起飛。湍流和結冰也是重要的飛行危險。雷暴對所有飛機來說都是一個問題，因為它們的上升氣流和流出邊界會產生嚴重的湍流，強降水導致結冰，以及大冰雹、強風和閃電，所有這些都可能導致嚴重的飛行中的飛機損壞。火山灰這也是航空業的一個重大問題，因為飛機可能會在灰云中失去發動機動力。在日常基礎上，班機的路線是利用急流順風來提高燃油效率。在起飛前向機組人員簡要介紹預計在途中和目的地的條件。此外，機場經常改變正在使用的跑道以利用逆風。這減少了起飛所需的距離，并消除了潛在的側風。

水路的商業和娛樂用途可能會受到風向和風速、波浪周期和高度、潮汐和降水的顯著限制。這些因素都會影響海上運輸的安全。因此，已經建立了各種代碼，以通過無線電有效地將詳細的海洋天氣預報傳輸給船舶駕駛員，例如MAFOR（海洋預報）。通過使用RTTY、Navtex和Radiofax，可以在海上接收典型的天氣預報。

農民依靠天氣預報來決定在任何特定的日子做什么工作。例如，干燥干草僅在干燥的天氣中可行。長時間的干旱會毀掉棉花、小麥、和玉米作物。雖然玉米作物可能會因干旱而毀壞，但它們的干燥殘骸可以以青貯飼料的形式用作牛飼料替代品。霜凍和冰凍在春季和秋季都對農作物造成嚴重破壞。例如，盛開的桃樹可能會因春季凍結而減少其潛在的桃作物。橙樹林在霜凍和冰凍期間會遭受重大損害，無論時間如何。

專業預報是指迎合特定行業或部門的天氣預報。許多業務部門對天氣預報都有自己的特殊需求，并為這些用戶提供專業服務，以幫助他們根據自己的要求確定天氣模式。例如，農業部門在很大程度上依賴于土壤數據，但天氣預報對他們來說也是必不可少的。農業產業可以使用天氣預報根據天氣條件有效管理運營，從而提高作物產量。同樣，航空業嚴重依賴天氣預報來確保安全和及時的運營活動。他們還可以分析和監控途中的天氣狀況，并針對惡劣天氣和氣候條件的地點設計安全措施。其他業務活動也需要精確規劃，而正確評估天氣事件的簡單監督可能會阻礙整個業務。天氣數據可以通過防風雨計劃優化效率并遏制運營效率低下。獨特的天氣預報可以幫助的其他領域包括旅行和旅游、體育、保險、零售、建筑等，以提高效率并對其業務產生積極影響。

風、降水和濕度的天氣預報對于預防和控制野火至關重要。已經開發了不同的指數，如森林火災天氣指數和海恩斯指數，以預測更容易遭受自然或人為火災的地區。有害昆蟲的發展條件也可以通過預測天氣的演變來預測。

現代天氣預報的一個主要部分是國家氣象服務部門在預計出現惡劣或危險天氣的情況下發布的惡劣天氣警報和建議。這樣做是為了保護生命和財產。一些最常見的惡劣天氣警告是嚴重雷暴和龍卷風警告，以及嚴重雷暴和龍卷風預警。這些警告的其他形式包括冬季天氣、大風、洪水、熱帶氣旋和霧。惡劣天氣咨詢和警報通過媒體（包括無線電）廣播，使用應急系統作為緊急警報系統，打破常規編程。