中国农业历史源远流长，人类从狩猎、采集过渡到种植业以后，便逐步积累了气象条件对农业生产影响的知识，中国自古以来就形成了研究和探讨气象知识的传统。秦代以前是农业气象知识开始的萌芽时期，在长期的农业实践中，逐步形成了农时的概念，提出了唯物的气象与气象灾害观点。在殷商时期的甲骨占卜中就有不少关于占卜雨水和年景的记录，如“受禾”“求年”“有足雨”。西周时期关于农时的记载逐渐增多，在《诗经》中就有“四月秀葽、五月鸣蜩”“七月食瓜”等内容。春秋时期已经开始使用简单的仪器圭表来测量日影确定季节，开始只有夏至、冬至、春分、秋分这四个节气的文字记载。

秦汉时期的耕作变得更加精细，对农时的划分也更为准确。二十四节气和七十二候应运而生。中国在公元前2世纪末和公元1世纪较为少雨，旱灾频繁，危害了农业发展，所以这一时期出现了较为丰富的保墒耕作、积雪收墒、抗旱播种、抗旱栽培经验。《氾胜之书》中对西汉黄河流域农业生产经验和操作技术做出总结。其内容包括耕作基本原则、农作物栽培技术等。论述对节候、辨土、施肥、选种、下种、防旱等农事作业有关的问题；介绍了禾、黍、麦、稻、大豆、麻、桑等作物的栽培方法及耕田法、溲种法、穗选法、调节稻田水温法、桑苗截干法等生产技术，并重点记述了区田法。“杏多实不虫者，来年秋禾善。五木者，五谷之先；欲知五谷，但视五木。择其木盛者，来年多种之，万不失一也。”这可算是农业气象知识的萌芽。

西晋至元代，人们因地制宜的观念开始形成，并出现了一些新的农时节令名称。北魏贾思勰十分强调按农时节令安排生产，元代《王祯农书》指出因气候的不同，农节时令不能一成不变，同时还按二十四节气、七十二候逐一编排农事，成为一种比较系统的农业气候历。在农时节令方面，出现了入梅、出梅、九九、二十四番花信风等。梅雨是中国长江中下游重要天气过程，对这一地区的农业影响很大。九九是用来反映冬季寒冷季节变化的节令。

在防御气象灾害方面，齐民要术中对霜冻发生的时期、天气变化过程以及对果树的危害、熏烟防霜冻的方法论述都十分明确。同时，这一时期在小气候的利用方面也有所发展。唐代陆羽在《茶经》中提到“阳崖阴林”的理论——茶树适合于阳崖阴林的小气候环境。开始利用温泉水采暖，在寒冷季节生产黄瓜等喜暖蔬菜。元代，中国已经利用风障保护蔬菜地，使蔬菜作物顺利成长。

明清时期更注意各地区之间农业气象的不同，趋利避害的思想也得到发展，作物气象知识有所增加、防御气象灾害的技术有所提高。小气候在农业上的利用范围更加广泛，对作物和气象的关系，认识上也有所加深。

近代气象科学理论和气象观测技术传入中国后，开始运用于农业。1911年辛亥革命后，以气象观测资料为基础的现代气象学在中国发展起来。1912年中国政府开始成立气象台，同时一些农业试验场也开始设立农业测候所，积累气象资料为农业服务。

中华人民共和国成立后，农业经济全面恢复，农业气象事业随之迅猛发展。全国成立了专门的气象研究、业务、教学机构。1953年，在竺可桢的倡导下，中国科学院地球物理研究所与华北农业科学研究所合作，建立了中国第一个农业气象研究机构，并开始系统的农业气象研究和业务工作。20世纪50年代及之后，全中国各地农业科研和气象系统陆续设立农业气象研究和业务机构。在专业人才培训方面，江苏、北京等地先后举办农业气象讲习班。同时，中国还进行了一些农业气象学的基础研究，如作物生育阶段对温度、光照、水分的要求，农业气象观测和研究方法的探讨，农业措施的农田小气候效应等。20世纪50年代末、60年代初加强了对农业气象灾害发生规律、预报和防御措施的研究，建立了中国农业气象研究和业务结构以及农业气象观测网，在几个农业院校中设立了农业气象专业。开展了农业气象观测、物候观测、情报预报服务工作。农业气象研究主要集中在作物气象、指标鉴定、霜冻防御、干热风、寒露风及农业气候调查和区划等方面。部分省区探讨编制了粗略的农业气候区划。随着农业气象科研机构的建立、农业气象观测网的布设，农业气象研究开始起步。80年代以后，通过引进国外农业气象理论与模拟技术，应用生态学观点研究天气气候与农业的相互关系、农业气象数学模式和数值模拟研究、作物生长模拟、土壤-植物-大气系统中的物质等对中国农业生产的影响以及农业气象灾害预警防御技术等方面，都取得了长足的进展，涉及农、林、牧、副、渔等多领域，农业气象研究在理论和应用上逐步成熟。