Il termine meteorologia fu scelto da Aristotele per indicare lo studio dei fenomeni celesti (meteora e logos), quindi lo studio dell’atmosfera, o meglio dei fenomeni che avvengono nella parte dell’atmosfera più prossima alla superficie della Terra, ha origine piuttosto antiche (340 a.C). In verità bisogna dire che tale studio non si basava su metodi sperimentali e si deve aspettare il Rinascimento per avere il contributo dei dati forniti da strumenti specifici.
Nella prima metà del 1440 Nicola Cusano occupandosi di fenomeni meteorologici comprende la necessità di integrare le osservazioni con strumenti adatti e lui stesso ideò di pesare della lana in una bilancia per misurare la variazione di umidità atmosferica: è il primo igrometro.
Successivamente Leon Battista Alberti (1450) costruisce un igroscopio utilizzando una spugna.
Leonardo da Vinci (1488) nel suo Codice Atlantico disegna un anemoscopio ed un igrometro meccanico.
Galileo Galilei (1597) inventa un termoscopio utilizzando le variazioni della densità dell'aria prodotte dai cambiamenti di temperatura.
Evangelista Torricelli (1644) costruisce il primo barometro a mercurio per misurare la pressione atmosferica.
Nel 1657 viene fondata dal Principe Leopoldo e dal Granduca Ferdinando II° de' Medici, l'Accademia del Cimento, la prima società a carattere scientifico che si costituisce in Europa. Avendo come scopo principale lo sviluppo e la diffusione della metodologia sperimentale, il suo motto era "provando e riprovando"; l’attività dell'Accademia prevedeva una verifica rigorosamente sperimentale. Proprio con questa idea Ferdinando II° de’ Medici invia in diverse città d’Europa, (Parigi, Varsavia, Innsbruck ed altre) degli strumenti (barometri, igrometri, anemoscopi) con lo scopo di ottenere i dati delle osservazioni effettuate.
Tale rete di informazioni funzionò regolarmente fino alla fine dell’attività dell’Accademia che si concluse nel 1667, con la pubblicazione dei Saggi di Naturali Esperienze, in cui vennero presentati i principali risultati ottenuti.
Se vogliamo osservare gli strumenti utilizzati dagli accademici in questo periodo così fecondo, possiamo visitare la sala IX° del Museo di Storia della Scienza.
Nel 1774 viene fondato a Firenze l'osservatorio Ximeniano da Leonardo Ximenes.
Ximenes era uno scienziato illuminista appassionato ricercatore, ma anche sperimentatore capace. Ex gesuita, fu ospite degli Scolopi presso i quali aveva un appartamento privato e la sua Specola dotata di strumenti astronomici e fisici. L'osservatorio, inizialmente attrezzato solo per osservazioni astronomiche, in seguito fu attrezzato di strumenti per osservazioni meteorologiche, che successivamente divennero, con le osservazioni sismiche, l'attività prevalente dell'osservatorio. Le rilevazioni meteorologiche iniziarono ufficialmente e sistematicamente nel 1813.
Attualmente in Toscana sono presenti diversi osservatori meteorologici oltre all’Osservatorio Ximeniano ma questo rappresenta ancora un punto di riferimento importante per la sua ubicazione nel centro di Firenze.
Gli apparecchi in funzione sono molteplici, le diverse Stazioni automatiche sono dotate di sensori differenti in relazioni alle varie collaborazioni di ricerca sviluppate. In particolare la Stazione automatica IBIMET-CNR (Istituto di Biometeorologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche) dal 2005 ha iniziato la misura dei flussi di CO₂ e quella propria dell’Osservatorio Ximeniano, sempre nello stesso anno, ha iniziato la misura della radiazione ultravioletta e della radiazione solare globale.