基隆港有氣象事業之雛形首見於海關，亦是臺灣最早進行氣象觀測的場域之一。為了因應海運安全、港口營運所需，1885年基隆海關透過香港天文臺提供氣象觀測儀器及技術指導，開始實施氣象觀測，並依照香港天文臺要求，每日向該臺發送氣象電報及按月發送氣象月報表。

　　甲午戰爭後，清朝割讓臺灣予日本。日治時期，臨時基隆港局由於築港工程的需要，1896年7月於社寮島(今和平島)上的城仔角設置風速、風向、氣壓、氣溫等試驗所。1900年城仔角試驗所改築石造，同年3月移轉至新辦公廳並改稱「臨時臺灣總督府工程部基隆出張所社寮島觀測所」，擴大業務與增設其設備，每日觀測6次，其中上午5時、下午13時及晚上21時資料通報臺北測候所。之後其官制上雖有過變動，但均為築港官廳所管，並未納入臺灣總督府的正式測候所編制。1916年8月起社寮島觀測所停止觀測，有關氣象事務轉由基隆燈臺承繼辦理。

　　國民政府接收後，為佈設測候網，並配合基隆港建設及提供航運安全需要，於1946年10月1日正式設立基隆測候所，將二沙灣場地拓闢作為氣象觀測場所，並辦理潮汐、海水溫度及比重等觀測。由於風力塔、日照儀等設備受限於周邊環境高度，乃與基隆港務局合作，於海港大樓7樓頂樓建立風力鐵塔及颱風信號標誌，並借用7樓辦公室，專司天氣預報與通信業務。

　　而潮汐觀測部分，由於二沙灣驗潮站海邊汙泥淤塞嚴重，不宜繼續進行潮汐觀測，於1954年遷移至港西岸18號碼頭處並由基隆港務局繼續辦理，每月潮汐報表資料送基隆測候所轉報臺灣省氣象所。基隆驗潮站之長年觀測平均海水位亦被定義為我國之臺灣高程基準原點(TaiWan Vertical Datumn 2001 ，簡稱TWVD2001，俗稱海拔)，為一切高程測量之基礎，意義非凡。

　　為配合基隆港務局進行擴建東岸貨櫃碼頭，氣象觀測部分於1972年4月1日由原二沙灣觀測場所遷至外木山。約8個月後，因林務局不能重複核辦增撥所需千坪外木山用地，且觀測地點欠佳，於1973年1月將觀測坪遷至海港大樓樓頂，並向港務局撥借6樓，擴大辦公環境，本站業務至此整合集中至海港大樓辦理，並持續至今。

　　現今基隆氣象站位於基隆港邊海港大樓6、7樓。所屬用地為臺灣港務股份有限公司基隆港務分公司(原基隆港務局)租用之地，是臺灣本島陸地最北邊之地面綜觀氣象站。氣象站三面靠山，一面臨海，位於市區內，緊鄰基隆火車站、客運站、基隆港，交通發達。四周山不高，無高大建物遮蔽，為一觀測條件良好之地面綜觀氣象站。