Les statuts de l'OMM sont définis par la convention du 11 octobre 1947. Les représentants des services météorologiques nationaux réunis à Washington décident de la création d'une organisation destinée à "coordonner, standardiser, améliorer les activités météorologiques mondiales et encourager un échange efficace d'informations entre les pays".
Les objectifs de l'OMM définis dans la convention sont les suivants :
Il s'agit de l'organe suprême de l'organisation. Constitué de l'assemblée générale des délégués des états membres, il se rassemble tous les 4 ans. À sa tête se trouve le président de l'OMM, assisté par trois vice-présidents.
Le congrès effectue le suivi et l'évaluation des programmes de l'OMM, adopte les régulations techniques dans le domaine des procédures et pratiques météorologiques, détermine la politique générale de l'organisation dans le cadre des objectifs qui lui sont attribués par la convention de 1947, émet des recommandations pour les états membres dans le périmètre de compétences de l'organisation, établit les limites des régions de l'OMM et coordonne leurs activités, met en place les commissions techniques dont il coordonne les activités. Il vote les programmes et le budget pour la période financière suivante, et assure l'interface avec les décisions politiques. Il est aussi le seul organe à pouvoir apporter un amendement à la convention ou aux procédures de régulations générales.
Les décisions prises par le congrès doivent être exécutées par tous les états membres. Il n'y a cependant pas de moyen coercitif.
Chaque état membre dispose d'une voix au sein du congrès. Les décisions sont prises à la majorité des 2/3. Dans certains domaines toutefois, le droit de vote est limité à une partie seule des pays membres :
Le comité exécutif est l'organe exécutif de l'organisation, responsable de la coordination des programmes. Il est composé du président et des vice-présidents de l'organisation, des présidents des associations régionales, et de directeurs de services météorologiques nationaux (37 représentants en tout). Il se réunit chaque année.
Le comité exécutif vérifie l'exécution des résolutions du congrès, adopte les résolutions provenant de recommandations des commissions techniques en cas d'urgence, propose ses conseils, de l'assistance technique et de l'information dans le domaine de la météorologie, émet des recommandations dans tous les domaines liés à la météorologie, prépare l'agenda des sessions du congrès, administre les finances de l'organisation et effectue les tâches confiées par le congrès.
Chaque membre du comité dispose d'une voix, et les décisions y sont prises à la majorité des 2/3.
Les associations régionales sont établies par le congrès, et composées de membres de l'organisation dont le réseau météorologique appartient à une région géographique déterminée. Le monde est ainsi divisé en 6 régions : Afrique, Asie, Amérique du Sud, Amérique du Nord, Pacifique Sud-Ouest, Europe et Proche-Orient.
Les associations régionales ont pour but de promouvoir la coopération entre les membres dans les domaines d'action des SMN, d'encourager le développement de la recherche et de la formation météorologiques et hydrologiques, de faire appliquer les résolutions du congrès et du comité exécutif dans leurs régions respectives, d'émettre des propositions à l'intention du congrès et du comité exécutif.
Les associations régionales se réunissent en général une fois tous les 4 ans.
Ces commissions, composées d'experts techniques, sont mises en place par le congrès dans le but d'étudier un sujet particulier et d'émettre des recommandations. Elles suivent les avancées techniques et scientifiques, développent des procédures de régulation technique, prennent en charge la planification, l'implémentation et l'évaluation des activités scientifiques de l'organisation, participent à la promotion de la formation et du transfert de technologie.
Les membres de l'organisation peuvent demander d'y être représentés. Leurs présidents participent aux réunions du congrès et du comité exécutif, mais sans droit de vote. D'autre part, les commissions techniques se réunissent une fois tous les 4 ans.
Elles sont aujourd'hui au nombre de 8 :
Il est composé du secrétaire général, nommé par le congrès, et de personnels techniques et administratifs. Il sert de centre administratif, de documentation et d'information de l'organisation.