早期的气象观测并没有统一的观测规定，获得的数据也不实时交换。按照专门规定的数字和符号把收集到的同一时间不同地点的气象观测记录填在一张图上，在图上进行分析研究，这种图就叫天气图。
在今天的电视天气预报中仍常给出一张地面天气示意图，通过这张简化了的天气图，观众可以了解冷空气前锋的位置、大风和降雨区的位置等。可以说，天气图的出现在气象学上意义重大，它把一个地点、一个地点的气象要素有机地联系到了一起，使我们的眼界由点扩展到面。预报人员可以在短时间内通过天气图了解大范围乃至全球的气象情况，通过连续几张天气图，推测天气的未来变化。直到数值天气预报问世，天气图一直是气象人员预报天气的主要工具。在数值预报蓬勃发展的今天，天气图仍不失为预报工具之一。
世界上的第一张天气图是因克里米亚战争而诞生的。
11月，历史上著名的克里米亚战争正在激烈进行，英法联军包围了塞瓦斯托波尔，陆战队准备在黑海的巴拉克拉瓦港登陆。这时候，黑海上突然狂风大作，巨浪滔天。英法联军不战自溃，几乎全军覆灭。
巴黎天文台台长勒弗里埃受军方之命研究这次风暴。他向各国气象学家发信，收集风暴发生前后的气象报告。报告收集到以后，他依次把同一时间各地的气象情况填在一张图上，一张张联系起来一分析，发现这次风暴是自西北向东南方向移动的，当其到达黑海前一两天，西班牙和法国已先受其影响。
勒弗里埃分析后认为，如果当时欧洲设有气象站，风暴情报就可以及时电告英法舰队，就可能避免这次风暴的袭击。1855年3月，他向法国科学院建议，组织观测网，迅速地将观测资料集中一地，分析绘制天气图。
勒氏的建议得到不少国家的响应。1856年，法国组建了第一个正规的天气服务系统。欧洲的其他一些国家以及美国、日本也都相继组织观测网，开始拍发当日的气象观测结果，绘制天气图，开展天气预报服务。
天气图是现代天气预报的开端，它使天气预报由点扩展到面，使人们从“坐井观天”飞跃到“放眼世界”。