中国早在3000多年前的商代时期，就已有关于天气现象的记载了。中国古代的劳动人民对天气现象的研究理论是很多的，而且绝大多数都与现代科学家研究的结果一致，这反映了中国古代劳动人民的聪明才智和他们勤于观察、勇于探索的精神。
在古籍《黄帝内经·素问》第二卷中，记载了当时人们对水分循环和云雨形成的想法。书中这样写道：“地气上为云，天气下为雨。雨出地气，云出天气。”这段话的意思是说：“云的不断形成，是因为地上的水不断蒸发，在天空中积累起来。而下雨则是因为云下降。雨虽是从天而降，追寻它的根本，却是因为地下水汽上升。云虽是地上的水蒸发形成的，地上的水却又是落雨供应的。”东汉的王充在《论衡·说日篇》中也有相似的解释：“雨从地上不从天下，见雨从上集，则谓天下矣，其实地上也。”这些解释说明了中国人民早在汉朝以前，就已经知道了雨水的不断循环过程。
关于雾的形成，中国古代的劳动人民也作出了非常明确的解释。《尔雅》一书中写道：“地气发，天不应，曰雾。”意思是说：“地面上的水分向天上扩散，但无法充分扩散出去，因而就形成了雾。”此外，宋蔡卞在《毛诗名物解》一书中也说道：“水汽之在天成雾，雾，云之类也。”即是说：“地上的水汽在空中可形成雾，其实，地上的雾和天上的云是同一类的东西。”他的这个解释和现代科学家们的研究结果基本一样。
关于对雨滴的形成，西汉时期的董仲舒在所著《雨雹对》中作出了这样的解释，他写道：“攒聚相和，其体稍重，故雨乘虚而坠。”意思是说，雨滴是由小云滴受风合并变重下降形成的。他还认为“风多则合速，故雨大而疏；风少则合迟，故雨细而密。”意思是说，风大使云滴合并得快，这就使下降的雨滴大而比较疏；风小使云滴合并得慢，这就使下降的雨滴细而比较密。他这种从微观角度说明雨滴的形成过程，基本上和现代的降雨理论相符。
关于雪花的形成，中国自古以来有“气体形成说”、“液体形成说”、“固体形成说”三种说法。古籍《春秋说题辞》中认为雪花是水汽在空中遇冷凝结形成的。但西汉的董仲舒、东汉的许慎和刘熙、宋朝的朱熹、明代的王逵等人，则认为雪花是由于云中的雨滴等液体受冷结成的。而明朝的杨慎则认为雪花是霰或米雪等固体形成的。其实，直到现代，从科学家们对雪花的形成理论来看，仍有这三种截然不同的说法。
关于雷电的形成，在中国古代也有不同的说法。一种是战国时期赵国人许慎到提出的“摩擦形成说”（阴与阳夹持，则磨轧有光而为电）；一种是东汉时期王充等提出的“爆炸起电说”。王充在《论衡·雷虚篇》中，用“一斗水灌冶铸之火，气激襞裂，若雷之音矣”来解释雷电的现象，他特别把雷电的季节性出现作了科学解释，认为“雷者，太阳之激气也，何以明之？正月阳动，故正月始雷。五月阳盛，故五月雷迅。秋冬阳衰，故秋冬雷潜。”这段话的意思是说：由于春季太阳的热力逐渐增强，所以有发生雷电的可能。夏季，太阳的热力最盛，所以这时的雷电最厉害。秋冬季节，太阳的热力减弱，所以一般就不会发生雷电现象。