天水市气象局是科技型、基础性公益事业单位，机构规格为正县级。下辖麦积国家气候观象台（麦积区气象局、天水农业气象试验站）、武山国家气象观测一级站和甘谷县、秦安县、清水县、张家川县4个国家气象观测二级站。市气象局内设办公室（人事科、政策法规科）、业务科、计划财务科3个职能科室和天水市气象台（决策气象服务中心）、天水市人工影响天气办公室（天水市秦州区气象局）、天水市气象科技服务中心、天水市防雷中心、天水天气雷达站（天水市气象信息网络中心）和天水国家气象观测二级站。
天水市气象局实行上级气象主管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，依法履行本行政区域内的管理职能，组织实施本级气象事业发展规划，负责本地区气象业务运行、质量管理和探测环境保护。制作本地区灾害性天气预报和常规天气要素预报的补充订正，提供指导产品。开展气候应用、生态与农业气象、雷电、人工影响天气等相关业务预报预测服务和新一代天气雷达预警责任区的临近天气预警业务。
