Meteorologistas usam grande variedade de instrumentos para medir condições climáticas, mas muitos destes caem em categorias comuns e abrangentes. Termômetros, por exemplo, vêm em formas tradicionais de líquido em vidro e formas eletrônicas mais novas, mas ambos medem temperatura em Celsius e Fahrenheit. Estes instrumentos e medições permitem que meteorologistas façam previsões sobre condições climáticas no futuro próximo.
Termômetros medem temperaturas máxima e mínima externas em graus Fahrenheit e Celsius. Meteorologistas primeiro usaram termômetros de líquido em vidro no final dos anos 1800, mas agora usam mais frequentemente sistemas eletrônicos MMTS (Maximum-Minimum Temperature Sensor). O sistema MMTS usa sensor eletrônico de temperatura para medir e registrar temperaturas máximas e mínimas.
Barômetros medem pressão atmosférica, fornecendo medição em milibares. Sob a maioria das condições, pressão alta e subindo indica tempo ensolarado, enquanto pressão baixa e caindo indica chuva se aproximando. O barômetro aneroide tradicional apareceu primeiro nos anos 1840. O microbarógrafo também mede pressão do ar, mas registra medições contínuas em papel.
Higrômetros medem temperatura e umidade usando graus Celsius e Fahrenheit. Um tipo de higrômetro, chamado psicrômetro de balanço (sling psychrometer), usa um termômetro de bulbo seco e um de bulbo úmido para medir umidade relativa do ar. Outros higrômetros usam feixe de cabelo, que aumenta de comprimento conforme umidade relativa aumenta.
Anemômetros medem direção e velocidade do vento em milhas por hora. Tipo comum tem três copos fixados a um eixo móvel. Conforme vento sopra mais rápido, copos giram mais rápido. A velocidade real do vento aparece em um mostrador. Outro tipo usa hélice em vez de copos para mesma função.
Uma biruta, também chamada de manga de vento, mede direção do vento em qualquer momento. Uma seta ponderada gira em torno de um eixo fixo e aponta norte, sul, leste ou oeste, tipicamente marcados em eixos fixos separados paralelos à seta.
Um pluviômetro mede quantidade de chuva. O pluviômetro padrão consiste em cilindro longo e estreito capaz de medir chuva até 20 cm (8 polegadas). Muitos pluviômetros medem precipitação em milímetros, ou até o centésimo de polegada mais próximo. Outros coletam a chuva e pesam, convertendo depois esta medição em polegadas.
Placas de granizo medem tamanho de granizo que cai durante tempestade. Placa padrão consiste em espuma de florista e papel alumínio. Granizo caindo atinge o alumínio e cria marcas para o observador medir após a tempestade.
O Registrador Campbell-Stokes mede insolação (horas de sol). Luz solar brilha em um lado de uma bola de vidro e sai pelo lado oposto em raio concentrado. Este raio queima marca em cartão grosso. A extensão da marca queimada indica quantas horas o sol brilhou naquele dia.
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