南海区气象局、南海区气象台是局、台合一机构，为中国气象局基层单位，同时又是南海区政府的一个职能部门。主要职责是：进行气候监测、开展天气预报警报服务、依法保护气象探测环境、进行防雷安全管理和开展人工影响天气的业务。
南海区气象局（台），在气象系统内统称“南海站”，站号59288。1957年1月始建于南庄鳌南乡，后迁到平洲虫雷岗、军桥，佛山环市。1996年7月迁至桂城气象路（虫雷岗公园北门西侧），站点经纬度：N23°03′，E113°08′。办公用地面积4637平方米，办公楼建筑面积1517平方米，现有在职员工37人，其中大学本科或以上学历占46.0%，大专学历占40.5%，中专或高中学历占13.5%。
建站初期，只有地面气象观测任务，20世纪60年代增加单站补充天气预报，70～80年代主要为发展农业生产提供天气预报和农业气象决策服务，90年代以来，随着地方经济的快速发展，气象服务除主要为政府提供防灾减灾决策依据外，还根据各重大工程项目的建设需要提供气象参数、天气预报保障服务，防御雷电灾害的工程监督、检测和管理以及为各行业提供气象预报、情报等专项气象服务。21世纪，增加了人工影响天气的业务，施放气球的监督、管理工作。2007年1月1日，南海气象站由国家一般气象站升格为国家气象观测站一级站，历经了50年的白天守班、观测发报3次/天的观测任务，调整为24小时观测守班、观测发报8次/天，南海站的气象资料迈进更完整的里程。
气象仪器设备，20世纪50～60年代主要是传统的温度表、风、日照计和压、温、湿自记仪；70年代增加电接风仪；80年代中期，气象图片传真机、甚高频电话及计算机开始使用。90年代计算机技术和通讯技术的迅速发展促进了气象科学和气象现代化建设的飞跃。
1998年安装了静止气象卫星接收处理系统，接收我国“风云二号”B星和国际气象卫星图片，根据需要接收从地面到高空不同层次的天气图和物理量场资料、欧洲中心及日本等地的数值天气预报产品、雷达图等，为分析天气变化提供更多的信息。
1999～2002年在桂城、里水等12个镇建成自动气象观测站，气象观测数据通过互联网与气象卫星接收的图片，形成了全天候的立体的天气监测网。2006年增加平洲、东风水库、和顺3个自动气象站，并把自动站资料采集方式由有线拔号升级为GPRS无线分组采集，气象信息采集时间由1次/小时加密到10次/小时。
2002年建成了主干速度为100mb/s的“NT”局域网，10mb/s的气象系统VPN网络，装备了高性能的计算机，可以快速接收处理各种气象资料、分发各种气象信息。
气象服务方面，2000年实现了气象信息网上服务，开通了“12121”电话气象自动答询系统，购进非线性编辑设备，自主制作电视天气预报节目。2001年开展手机短信天气预报服务，目前在线用户达20万左右。2002年开发了“暴雨与强对流天气预警系统”，实时监测危险天气，自动发报天气警报到预报人员的手机，提高强对流天气的预报准确率。
日常的公众天气预报，以及台风、暴雨、寒冷等灾害天气预警信号，通过报纸、电台、电视、互联网、电话、手机短信息等多种渠道向外发布，以减少恶劣天气对社会、经济的影响和人民生命财产的损失，同时引导社会利用天气、气候资源发展经济，创造财富。
1997年，世界气象组织前主席，国家气象局前名誉局长邹竞蒙，2001年中国气象局秦大河局长先后到南海考察气象工作。对南海在开展气象现代化建设、科技信息服务、防雷减灾管理、环境建设等方面工作给予很高评价，2003年4月，南海区气象局以全省最好的成绩获得首批“新型台站”称号。
