至明清，气象学虽发明不足，但在总结演绎前人成果方面可圈可点，尤其是深受“西学东渐”浸染，气象之学呈现出由传统向近代转变的趋势，初露近代气象学的曙光。其中，明代雨量观测、航海气象、天气预报等技术日益精进，“南北寒暑”“昼夜长短”“蜃气楼台”等理论认知不断深化，农业气象谚语广泛传播，气象云图等推广使用。在官方，“月奏雨泽”成为常制，顾炎武《日知录》载：“洪武中，令天下州县长吏，月奏雨泽……永乐二十二年十月，通政司请以四方雨泽奏章类送给事中收储，上曰：祖宗所以令天下奏雨泽者，欲前知水旱，以施恤民之政，此良法美意。”在民间，“占候谚谣”成为常用语，如明初娄元礼《田家五行》记载气象谚谣，凡分论日、论月、论星、论风、论云、论虹、论雷、论霜、论雪、论电、论气候、论山、论地诸篇，皆反映了明初农业气象知识和天气预报经验。明清之际，西方科技的传入为我国气象科学带来了新技术和新观点。传教士将西方当时比较先进的温度计、湿度计引入中国，清人还仿制了冷热计、燥湿器；利用《三光图》等云图预报天气；出现了炮击雹云，消除冰雹的技术。梁章钜《农候杂占》凡分四卷，从天文、地理、人事、时令、草木、虫鱼等角度，论述了预测天气变化、解释气候现象、把握气象规律之理论，是古代农业气象谚语的集大成之作；游艺《天经或问》凡分图序、天、地三卷，全面阐释了天地变化的情势，解答了气象变化的规则，一定程度上突破了适应性、经验性气象知识的局限，是近世少见的气象原理之作，也是我国科学气象学之肇始。
在古人的观念中，气象既是“天”的自然表征，也是“人”的观念塑造，这种超自然的人本理解，为原本自然的万千气象增添了浓郁的神秘色彩和持久的人文属性。在远古时期，面对变化莫测的气候现象，人们深陷“天人相分”的思维逻辑中，本能、盲目、被动地适应着纷繁多变、循环往复的气象世界。此后，古代先民在克服自然、改造自然、适应自然的长期实践中，逐渐认识到“人”的能力和“人事”的价值，“天人合一”等观念日益深入人心，作为“天”的自然表征，气象也由此逐渐被人们认识、把握和利用，并持久影响着历代政治、经济、社会和文化。在社会层面，“顺天文，授民时”，人们长期利用气象变化的规律和特点发展社会经济，从事农业、牧业、交通、祭祀、水利等活动。同时，面对此起彼伏、绵延不绝的气象灾害，历代官民积极抗争，全力应对，利用各种力量抗御气象灾害，并逐步建立了较为务实高效的气象预报制度和灾荒赈济体系。在政治层面，中国古人相信“天文变，世俗乱”，“天垂象，见吉凶”，认为天道与人事、天变与政治有着神秘而微妙的关联，凡君臣事天不诚、赏刑不当、忠良未用、奸邪盈朝、听信谗佞、征敛掊克、靡费天下、刑狱冤滥等，都会上干天和，招致天变。《史记·天官书》谓：“凡天变，过度乃占。……太上修德，其次修政，其次修救，其次修禳，正下无之。”汉代董仲舒将其总结为“天人感应”之说，认为“国家将有失道之败，而天乃先出灾害以谴告之，不知自省，又出怪异以警惧之，尚不知变，而伤败乃至。”此后，这种“天人感应”“灾异天谴”学说长期成为制约皇权与重塑秩序的政治规范，并与历代王朝的政治命运紧密相连。在文化方面，最突出的表现当为参用阴阳五行解释天气现象，如《大戴礼记》以阴阳解释气象：“阴阳之气各静其所，则静矣。……阳气盛，则散为雨露；阴气盛，则凝为霜雪。阳之专气为雹，阴之专气为霰。霰雹者，二气之化也。”郑玄注《洪范篇》以五行解释气象：“雨，木气也，春始施生，故木气为雨。旸，金气也，秋物成而坚，故金气为旸。燠，火气也。寒，水气也。风，土气也。凡气非风不行，犹金木水火非土不处，故土气为风。”这些不断积累的气象知识及文化解释，是古代先民认识自然、改造自然的产物，其对气象规律、天人关系等复杂问题的自觉认知和客观书写，不仅反映了古人认识天文、应对气象的理性取向和不断增强的能力，且对今日之气象事业也有一定的借鉴价值。
