大氣科學系之創始，可回溯至民國 35 年 12 月，農藝系設置之「氣象研究室」。民國 44 年 8 月，理學院成立地理學系，分設地理組與氣象組。氣象組於民國 61 年 7 月獨立成為大氣科學系。民國 71 年大氣科學研究所成立，本系進入快速擴張的階段。民國 76 年 7 月研究所博士班成立，本系至此得以提供大學部到博士班的完整大氣科學教育訓練。
大氣科學的研究在於經由認識大氣的物理、化學與動力性質，了解大氣的狀態、現象與變化。此外，也積極進行跨領域研究，包括大氣與地面、海洋、以及生物間的交互作用，以及與生態環境相關的問題，並涉及環境工程、全球變遷及防災、防洪等課題。因此，大氣科學在環境科學、海洋學、地質學、地理學、人類活動及生活等方面都有廣泛的應用。
大氣科學是一門兼容理論與應用的科學，課程內容首重於數學、物理、化學及資訊科學的基礎訓練與應用。課程內容依學生的興趣及發展可分為天氣動力與劇烈天氣領域、氣候與地球系統領域、大氣物理、化學與環境領域，以及大氣資訊領域。充分的課程彈性，使學生可根據自己的興趣多方學習探索，以期培育兼具多重才能的全方位學生。
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