Aviacija ir meteorologija yra neatskiriamos, todėl 1919 m. suformavus Lietuvos karinės aviacijos padalinį, Lietuvoje prie karo aviacijos viršininko štabo pradėjo veikti meteorologijos tarnyba. Ji buvo pavaldi Krašto apsaugos ministerijai ir aptarnavo Kauno aerodromą. Meteorologijos tarnyba atliko specifinius orų stebėjimus, tarptautiniu kodu reguliariai surinkdavo oro žinias iš Europos valstybių, o apie Lietuvos orus – iš Meteorologijos biuro.
1935 m. Tarpžinybinė komisija nutarė sinoptinės meteorologijos darbą pavesti karo meteorologijos tarnybai, kuri įėjo į Karo aviacijos sudėtį. Nuo 1936 m. meteorologijos stotys karo aviacijai ir oro susisiekimui pradėjo teikti pranešimus apie pavojingus reiškinius (rūką, perkūniją, vėtrą, liūtis ir kt.) tuojau po jų pasirodymo. 1938 m. 15 meteorologijos stočių Meteorologijos biurui 7, 11, 14 ir 21 val. siųsdavo šifruotas telegramas, iš kurių 7, 11 ir 14 val. buvo skirtos Karo aviacijos aptarnavimui. Dotnuvos, Joniškio, Jurbarko, Kazlų Rūdos, Šiaulių-Zoknių meteorologijos stotys nuo 3 iki 5 kartų per dieną sutartomis valandomis perdavinėjo telegramas bendrovei „Luft-Hansa“. Nuo 1939 m. lapkričio 4 d. Karo meteorologijos tarnyba pradėjo sudarinėti prognozes ir skelbti bei leisti sinoptinį biuletenį. Karo meteorologijos tarnybai vadovavo karo lakūnas, aviacijos majoras Bronius Vaivada, kuris 1931 m. parašė pirmąjį lietuvišką aviacinės meteorologijos vadovėlį „Aeronautinė meteorologija“.
1939 m. į Karo aviacijos Meteorologijos tarnybą pakviečiamas dirbti Vytautas Ilgūnas, kuris buvo paskirtas Sinoptinio skyriaus vedėju.
Okupavus Lietuvą, 1940 m. spalio 27 d. karo aviacija, kartu ir Meteorologijos tarnyba, buvo išformuota. O jos funkcijas perėmė 1941 m. Kaune įsteigta Lietuvos hidrometeorologijos tarnybos valdyba. Okupavus Lietuvą, tinkamam karinių oro pajėgų aptarnavimui nuo 1940 m. visą parą Lazdijų, Palangos, Panevėžio, Tauragės, Telšių, Ukmergės ir Zarasų sinoptiniai ir klimatologijos postai privalėjo perdavinėti meteorologines telegramas.
1941 m. kovą Lietuvoje pradėjo veikti 2 aviacinės meteorologijos stotys – Vilniaus ir Kauno, kuriose buvo pradėtas atmosferos radiozondavimas. Karo metais keletas stočių atliko specialius stebėjimus, reikalingus vokiečių oro pajėgoms aptarnauti.
1944 m. Vilniuje buvo įkurta pirmoji aviacinės meteorologijos stotis Lietuvoje, kuri neturėjo standartinės meteorologinės aikštelės, todėl pirmieji stebėjimai buvo atliekami lauko prietaisais. Nors darbo sąlygos buvo sunkios ir neatitiko standartų, pirmosios aviacinės meteorologijos stoties kolektyvas per 1945 m. aptarnavo daugiau nei 3 tūkstančius skrydžių. 1945 m. Kaune (Aleksote) ir Klaipėdoje, o 1962 m. Palangos aerodromuose įkuriamos civilinės aviacijos stotys. 1988 m. Kauno civilinės aviacijos stotis iš Aleksoto aerodromo buvo perkelta į Karmėlavą. Pradžioje stotyse dirbo stebėtojai ir radistai, o netrukus įsteigti ir sinoptikų etatai. 1945–1990 m. Civilinės aviacijos stotys epizodiškai veikė Šiauliuose ir Druskininkuose. 1995 m. Lietuvos hidrometeorologijos tarnyboje įsteigtas Aviacinės meteorologijos centras.
Šiuo metu, vadovaujantis ICAO ir Europos Sąjungos Komisijos reikalavimais, meteorologijos paslaugas tarptautinei oro navigacijai teikia Lietuvos hidrometeorologijos tarnybos Meteorologinių ir aviacinių stebėjimų bei Prognozių ir perspėjimų skyriai, kurie atlieka stebėjimus Vilniaus, Kauno ir Palangos aerodromuose bei teikia prognozes ir perspėjimus Vilniaus, Kauno ir Palangos tarptautiniams ir Šiaulių kariniam aerodromui. Taip pat informaciją apie pavojingas meteorologines sąlygas Lietuvos Respublikos oro erdvėje.
Meteorologinių ir aviacinių stebėjimų skyriaus technikai šiemet jau sudarė ir į Tarptautinius duomenų bankus ir vartotojams išplatino 41745 pranešimus (METAR ir SPECIAL) apie faktines meteorologines sąlygas Vilniaus, Kauno ir Palangos aerodromuose, o Prognozių ir perspėjimų skyriaus aviacijos sinoptikai – 6400 aerodromo prognozių (TAF) apie prognozuojamas meteorologines sąlygas Vilniaus, Kauno, Palangos ir Šiaulių aerodromuose bei aprūpino meteorologine informacija daugiau nei 15 000 skrydžių iš Vilniaus aerodromo.
