Chuyên ngành Khí tượng bắt đầu được tuyển sinh từ năm 1966 tại Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội, nay là Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Năm 1967, Bộ môn Khí tượng - Hải dương được thành lập tại Khoa Địa lý - Địa chất, là đơn vị tiền thân của Bộ môn Khí tượng. Năm 1970, Bộ môn Khí tượng được thành lập với tên gọi ban đầu Vật lý khí quyển và được tái thành lập tại Khoa Khí tượng Thuỷ văn và Hải dương học từ năm 1995. Từ năm 2015 đến nay, bộ môn được đổi tên là Bộ môn Khí tượng và Biến đổi khí hậu. Bộ môn hiện đào tạo ở các bậc Đại học (Chuẩn và Chất lượng cao), Thạc sĩ và Tiến sĩ. Hàng năm, chỉ tiêu tuyển sinh trung bình ở hệ đại học (~30 sinh viên), cao học (~10 học viên), và nghiên cứu sinh (~2 NCS).
Chủ nhiệm Bộ môn qua các thời kỳ
· Lê Văn Mai (1966-1967);
· PGS. TS. Vũ Bội Kiếm (1967 – 1982);
· Phan Văn Chính (1982-1983);
· PGS. TSKH. Kiều Thị Xin (1983-1984 và
1992 – 1996);
· GS.TS. Phạm Ngọc Hồ (1988-1992);
· GS. TS. Trần Tân Tiến (1984 – 1988, 1996
– 2000);
· PGS. TS. Phan Văn Tân (2000 – 2014).
· PGS. TS. Nguyễn Minh Trường (2015 - 2024)