En 1862, le premier Observatoire Météorologique de McGill fut construit grâce au Dr. Charles Smallwood. Ce dernier prenait des relevés météorologiques quotidiens depuis 1840, donna ses instruments et devint le premier chef de l’observatoire.
En 1943, le projet « Stormy Weather» fut donné à J. Stewart Marshall à Ottawa par le ministère national de la défense. Le but était de trouver un usage pour les échos parasitaires des radars qui s’étaient avérés provenir des précipitations. Marshall et son étudiant au doctorat, Walter Palmer, sont d’ailleurs devenus célèbres pour leur travail sur la distribution de gouttes dans la pluie des latitudes moyennes qui déboucha sur la relation retour radar (réflectivité) versus taux de précipitation: relation Z-R.
Juste après la Seconde Guerre mondiale, Marshall et R.H. Douglas forment le « Stormy Weather Group » à McGill et poursuivent leur travail. Différents instruments furent utilisés par le groupe dans la recherche sur les propriétés fondamentales de la précipitation. Ces derniers étaient montés au collège Dawson, juste au sud du campus principal de l’université. En 1968, la nécessité d'un radar plus permanent conduisit à la construction de l’observatoire actuel qui fut baptisé Observatoire radar J.S. Marshall un peu plus tard en l’honneur du fondateur du groupe de recherche.