本署正積極推廣氣候資訊跨領域的應用與服務，透過與不同領域的合作，提供我國各界使用者所需的氣象服務資訊。
長期以來本署與防災、農業及水資源相關單位皆有合作，如：在防災應用方面，除提供天氣觀測、預報及地震等資訊給各防災單位參考，並於100年起以劇烈天氣監測系統客製化服務，提供公路路段與橋梁、鐵路沿線、各風景區景點及土石流潛勢溪流等不同管轄區域的即時雨量及警示功能，以適時進行交通、防洪、土石流等災害預警及遊客避險等應變措施；農業方面，與農業部合作更新及新增農業氣象觀測網之農業氣象站，並建置農業氣象觀測網監測系統網頁，提供農業界優質氣象資料；水資源方面，提供降雨或乾旱等觀測、預報或預警資訊，及參與各地區水情會議，以利水資源調度決策參考。
近年來，合作的領域陸續增加，除了防災、農業、水資源，也積極拓展漁業及公共衛生方面的跨域合作。進行的工作包括：
1. 舉辦跨領域氣候應用資訊論壇及研討會。邀請政府相關業務單位、機關及學校研究人員、相關產業從業人員等參加，進行橫向溝通，瞭解使用者的需求，推廣氣象服務及開發氣象資訊的應用服務價值。目前已舉辦農業、漁業、水資源管理與公共衛生等領域之多場跨領域論壇及研討會。
2. 與政府機關及學術研究單位合作開發氣象資訊在各領域的應用，重要的應用案例如下：
農業
(1)協助畜產試驗所進行乾草調製氣象服務：乾草是酪農業的重要飼料來源，其調製過程為刈割後平鋪並待其自然乾燥3~5天，在過程中若遇雨而未及時處置，牧草將會腐爛而失去商品價值，本署目前已提供劇烈天氣監測系統QPESUMS予該所使用，該所管理人員可進行雷達回波強度與半徑設定，具威脅性之回波進入半徑後系統自動發出警報，以爭取時間進行緊急處置，有效降低雨害。
(2)農糧署天然災害救助佐證：農糧署為辦理農業天然災害救助之主政機關，近年由於極端或異常天氣頻率增加，天災亦或管理不當的界定、災害規模大小以及是否到達到救助金發放標準之判斷益形困難，因此農糧署均尋求本署觀測資料做為科學佐證，有效減少爭議。
(3)農作物災害預警平台：該網站為農業試驗所建置之農業專家系統，本署提供該站全臺雨量分布圖、全臺地表溫度圖、日射量衛星反演資料並定期提供氣象站資料，未來該所將結合GIS系統及作物生長模式，在短期應用上，提供農友即時的在地天氣狀況及病蟲害預警，在長期應用上，則能估計未來產量以調節市場供需，提高農民收益。
(4)與農業部農業試驗所合作進行農業氣象推廣基本教材的編製，同時也嘗試建立與終端使用者（農業從事者）溝通的平台，藉由與地區農會的密切合作，希望建立農業氣象資訊使用者的成功示範案例，期能有助於氣象署未來相關政策或措施之規劃，以提高氣象產品對於國內農業使用者的經濟效益。
(5)農業氣象觀測網監測系統：此為農業部與中央氣象署合作下，農業部經費補助中央氣象署建置之農業氣象資訊服務網頁。目的在於提供農業從業人員即時、過去及未來之農業相關氣象資訊。即時資訊揭露天氣警特報、測站即時觀測資料、全臺雷達回波及衛星雲圖等。觀測時序圖功能則提供各測站短期歷史資料及長期氣候多年度比較分析，另提供110個農作物生產專區之精緻化預報，及整合一週農業氣象預報、旬報及長期預報等資料，使農業從事者快速取得各方面農業氣象資訊，以便防災及日常農作規劃所需。
漁業
本署與農業部水產試驗所及漁業署密切合作，完成產製52個養殖漁業區精緻氣象預報，並於氣象跨域應用平台提供澎湖海域養殖寒潮(低海溫)警示及海面養殖長浪警示等服務，另開發應用氣象APP，提供養殖與沿近海捕撈漁業客製化漁業氣象資訊。
綠能
本署和經濟部能源局於106年開始合作執行「氣象資訊在綠能開發之應用服務計畫」，建置「氣象資訊綠能虛擬營運中心」，以強化與太陽能及風能有關的氣象分析及與預報技術為基礎，提供綠能產業選址評估、發電運作策略及發電量預測等氣象資訊服務。
公衛
與國民健康署、疾病管制署合作，增進對天氣預報與氣象資訊之提供，及與中央政府相關機關及縣市政府經由協商後取得共識，於107年6月15日起發布「高溫資訊」，提醒社會大眾及相關單位注意防範熱傷害。