เครื่องมือวัดสภาพอากาศคืออุปกรณ์ตรวจวัดทุกประเภทที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพอากาศ นักอุตุนิยมวิทยาและมือสมัครเล่นใช้เครื่องมือวัดสภาพอากาศหลายประเภทเพื่อวัดข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับสภาพอากาศในปัจจุบันและช่วยในการทำนายสภาพอากาศในอนาคต เครื่องมือวัดสภาพอากาศอาจจะง่ายเหมือนเทอร์โมมิเตอร์หรืออุปกรณ์พกพาดิจิตอลที่วัดรังสีแสงอาทิตย์
เครื่องมือวัดสภาพอากาศชนิดหนึ่งที่ใช้วัดคุณสมบัติของลม ใบพัดสภาพอากาศมักจะวางไว้ในจุดที่สูงและไม่มีข้อ จำกัด และมีลูกศรเก๋ที่มีน้ำหนักที่ด้านหลัง เมื่อลมพัดลูกศรจะหมุนไปยังจุดที่ทิศทางลมพัด นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่วัดความเร็วลมซึ่งโดยปกติจะเรียกว่าเครื่องวัดความเร็วลม เครื่องวัดความเร็วลมบางเครื่องมีโครงสร้างที่มีแขนหลายแขนที่สามารถหมุนได้ในสายลม การวัดความเร็วลมนั้นถูกกำหนดจากการอ่านการหมุนของแขน ความเร็วลมสูงสุดที่เคยบันทึกโดยเครื่องวัดความเร็วลมเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 12 เมษายน พ.ศ. 2477 ณ หอดูดาว Mount Washington ในรัฐนิวแฮมป์เชียร์ ตามเครื่องวัดความเร็วลมและช่างที่น่าประหลาดใจมากที่ถูกส่งไปอ่านมันลมพัดที่สถิติสูงสุด 231 ไมล์ต่อชั่วโมง (371.75 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)
เครื่องวัดอุณหภูมิมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวัดอุณหภูมิของอากาศ เครื่องมือวัดสภาพอากาศนี้ใช้มาตราส่วนฟาเรนไฮต์หรือเซลเซียสสำหรับอุตุนิยมวิทยา เครื่องวัดอุณหภูมิส่วนใหญ่เป็นหลอดแก้วที่ขยายเป็นหลอดยาวและบาง หลอดไฟเต็มไปด้วยปรอทซึ่งจะขยายความร้อน การขยายตัวบังคับให้ปรอทออกจากหลอดไฟและเข้าไปในหลอดซึ่งทำเครื่องหมายด้วยระดับอุณหภูมิ ไม่ว่าปรอทจะมีอุณหภูมิเท่าใดก็ตาม
ความชื้นเป็นคุณสมบัติสภาพอากาศที่อธิบายปริมาณของความชื้นหรือไอน้ำในอากาศ เครื่องมือวัดสภาพอากาศที่ใช้สำหรับวัดความชื้นเรียกว่าไฮโกรมิเตอร์ เครื่องวัดความชื้นมีหลายประเภท: Psychrometer วัดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกระเปาะที่ชื้นและที่แห้งขณะที่ไฮโกรมิเตอร์การควบแน่นใช้กระจกที่สามารถตรวจจับจุดที่หมอกควบแน่นบนกระจก
เมื่อนักอุตุนิยมวิทยาแสดงความคิดเห็นว่าเมืองหนึ่งได้รับฝนห้านิ้วมันก็ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่เรียกว่ามาตรวัดปริมาณน้ำฝน เกจวัดปริมาณน้ำฝนแบบง่ายที่สุดชนิดหนึ่งเกี่ยวข้องกับไม้บรรทัดหรืออุปกรณ์วัดที่แขวนอยู่ในภาชนะแคบ เมื่อมีฝนสะสมในภาชนะปริมาณน้ำฝนสามารถวัดได้โดยอ้างอิงจากไม้บรรทัด เป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องวางมาตรวัดปริมาณน้ำฝนไว้ในที่โล่ง ที่กำบังโดยต้นไม้หรือหลังคาจะลดปริมาณฝนที่มาถึงตู้คอนเทนเนอร์ทำให้การอ่านไม่ถูกต้อง
