北京市气象局由北京市国家气象系统各级管理机构实行上级主管气象机构与本级人民政府双重领导，以上级气象主管机构领导为主的管理体制。在上级气象主管机构和本级人民政府的领导下，根据授权承担北京市行政区域内气象工作的政府行政管理职能，依法履行气象主管机构的各项职责。
根据《中华人民共和国气象法》和中央机构编制委员会印发的《地方国家气象系统机构改革方案》的有关规定，北京市气象局的主要职责是：
1.制定地方气象事业发展规划、计划，并负责北京市行政区域内气象事业发展规划、计划及气象业务建设的组织实施；负责北京市行政区域内重要气象设施建设项目的审查；对北京市行政区域内的气象活动进行指导、监督和行业管理。
2.按照职责权限审批气象台站调整计划；组织管理北京市行政区域内气象探测资料的汇总、分发；依法保护气象探测环境；管理北京市行政区域内气象标准化工作和涉外气象活动。
3.在北京市行政区域内组织对重大灾害性天气跨地区、跨部门的联合监测、预报工作，及时提出气象灾害防御措施，并对重大气象灾害作出评估，为本级人民政府组织防御气象灾害提供决策依据；管理北京市行政区域内公共气象服务工作；管理北京市行政区域内公众气象预报、灾害性天气警报以及农业气象预报、城市环境气象预报、火险气象等级预报等专业气象预报的发布。
4.组织制订和实施北京市行政区域气象灾害防御规划；组织北京市行政区域内气象灾害防御应急管理工作；负责北京市行政区域内突发公共事件气象保障工作。
5.制定人工影响天气作业方案，并在本级人民政府的领导和协调下，管理、指导和组织实施人工影响天气作业；组织管理雷电灾害防御工作，会同有关部门指导对可能遭受袭击的建筑物、构筑物和其它设施安装的雷电灾害防护装置的检测工作。
6.负责向本级人民政府和同级有关部门提出利用、保护气候资源和推广应用气候资源区划等成果的建议；组织对气候资源开发利用项目进行气候可行性论证；参与市政府应对气候变化工作，组织开展气候变化影响评估、技术开发和决策咨询服务。
7.组织开展气象法制宣传教育，负责监督有关气象法规的实施，对违反《中华人民共和国气象法》有关规定的行为依法进行处罚，承担有关行政复议和行政诉讼。
8.统一领导和管理北京市行政区域内气象部门的计划财务、机构编制、人事劳动、科研和培训以及业务建设等工作；会同各区（县）人民政府对所辖气象机构实施以部门为主的双重管理；会同地方党委和人民政府做好当地气象部门的精神文明建设和思想政治工作。
9.承担中国气象局和北京市人民政府交办的其它事项。
