Метеорологические наблюдения в России начались, по словам первого их историка, К.С. Веселовского , — около средины XVIII столетия: для Петербурга правильные наблюдения над температурой воздуха имеются с 1743 г., над осадками — с 1741 г., а над вскрытием промерзания Невы — они восходят к 1706 г.
Но подобные наиболее ранние наблюдения были немногочисленны и неравномерно распределены по России, будучи приурочены или к крупным центрам как Петербург, Москва, или относятся к нескольким пунктам Финляндии и Сибири наконец, и производились они по неодинаковым методам и очень разнообразными инструментами. Однако М.В. Ломоносов еще в 1759 г. предлагал свой проект более правильной постановки метеорологических наблюдений, но только в 1804 г. обнародовано было правительственное распоряжение о производстве метеорологических наблюдений при всех учебных заведениях России; однако распоряжение не было приведено в исполнение, а если где наблюдения и начались, то они не были ни обработаны, ни напечатаны. Учреждение в Германии в 1828 г., по инициативе Гумбольдта, союза для производства магнитных наблюдений явилось толчком, которому суждено было поставить дело метеорологических наблюдений на практическую почву. В 1829 г. Гумбольдт посетил Петербург и сумел убедить Академию Наук примкнуть к этому союзу и заняться организацией наблюдений в России. Один из членов Академии, Купфер , принял на себя осуществление этого дела.
Под его надзором и руководством учреждена была в 1830 г. в Петербурге при Академии магнитная лаборатория (помещавшаяся сначала в Петропавловской крепости, а затем переведена в одно из помещений Горного корпуса); затем, по предложению академии, им были учреждены подобные обсерватории в Казани, Николаеве, Ситхе, Лекине, и, наконец, в Екатеринбурге, Барнауле и Нерчинске. В 1833 г. Купфер подал проект учреждения еще нескольких обсерваторий, приспособленных для производства уже не одних только магнитных, но и метеорологических наблюдений; ему удалось добиться осуществления этого проекта и устройства магнитно-метеорологических обсерваторий в Богословске, Златоусте и Лугане, а обсерватории в Екатеринбурге, Барнауле и Нерчинске преобразовать в постоянные учреждения. При Горном корпусе в Петербурге была учреждена обсерватория, которая не только должна была вести наблюдения, но и снабжать все метеорологические учреждения России проверенными инструментами. В 1849 г. был утвержден проект и штаты «Главной Физической Обсерватории»; первым директором ее был назначен сам Купфер. Под его управлением Главная физическая обсерватория прочно поставила дело метеорологических наблюдений в России: число метеорологических станций начало возрастать; ведены были совершенно однообразные методы наблюдений; явились издания, представляющие своды произведенных наблюдений.
Первым таким сводом был «Annuaire magnetique et meteorologique», а затем наблюдения стали публиковаться ежегодно в издании: «Свод наблюдений, произведенных и т. д.»… С 1865 г. это последнее издание заменили «Летописи Главной Физической Обсерватории».
Первым толчком к развитию этих сетей была организация «сети Юго-Запада России», устроенной профессором Новороссийского университета А.В. Клоссовским , добившимся устройства сети наблюдательных пунктов такой густоты, которая позволила ему с большой подробностью проследить распространение грозовых вихрей, ливней, снежных метелей и заносов и т. п. По примеру сети Юго-Запада России организовались затем сети: приднепровская, юго-западная, центральная, восточная и, наконец, еще более мелкая, обнимающая пространства меньше одной губернии: пермская, бугурусланская и т. д. С 1894 г. Министерство земледелия и государственных имуществ, предприняв организацию сельскохозяйственно-метеорологических наблюдений, учредило при ученом комитете метеорологическое бюро, поставленное под управление метеоролога; задача бюро — устройство сети упомянутых станций и объединение деятельности немногих, уже существующих Метеорологических станций