综合气象观测系统主要由地基、空基、天基观测系统，相应的数据处理、技术保障等系统组成，另外观测技术与装备、科研开发，以及相应的人才培训对综合气象观测系统全面、协调和可持续发展至关重要。综合气象观测系统可对地面、高空乃至空间范围内的大气圈和相关圈层的状态及其变化过程开展长期、连续、系统的观测，为提高气象预报预测准确率、增强公共气象服务能力等提供基础支持。综合气象观测是对地球气候系统的大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈等五大圈层的物理、化学、生物特征及其变化过程和相互作用开展长期、连续、系统的观测。综合气象观测系统是由地基、空基、天基气象观测系统有机结合、优势互补构成的全面、协调和可持续的集成系统。其中，全面是指科学设计，科学布局，全面获取气象及其相关信息，各类观测数据融合处理，形成观测产品，集约化发展；协调是指观测业务各环节要协调发展，与现代气象业务体系各业务之间要协调发展，也要与气象科技创新体系、气象人才体系协调发展；可持续是指观测业务要连续、稳定、可靠运行，要加强观测技术、观测方法、仪器设备的研发和技术储备，增强发展后劲。