Метеорологията е първата наука, която една държава трябва да поддържа постоянно. Земеделието иска да знае кога ще вали, корабоплаването по Дунав — нивото на реката, а железниците — дали ще има сняг. Затова историята ѝ започва не с университет, а с консулски сгради и телеграфни линии.
През 1860 година в австрийското консулство в Русчук е инсталирана първата метеорологична станция на днешна българска територия. През 1870 година там започват и хидрологични наблюдения на Дунав, а през 1880 година се открива станция в австро-унгарското консулство в София. Тези станции са чужди, но данните им остават и показват нещо важно: климатът се измерва с десетилетия, не с години.
През 1881 година министърът на народното просвещение Константин Иречек решава да създаде пет държавни метеорологични станции. Редовните наблюдения в София започват през 1887 година на площад „Васил Левски“ под ръководството на Марин Бъчеваров. През 1888 година Спас Вацов издава първото пълно ръководство за наблюдения, а от 1890 година ръководи софийската станция, обявена за главна за страната.
През 1894 година е създадена Дирекция по метеорология към Министерството на народното просвещение. Неин пръв директор става Спас Вацов и остава на поста до смъртта си през 1928 година — тридесет и четири години, в които службата се превръща от няколко станции в национална мрежа. През 1934 година дирекцията е преименувана на Централен метеорологичен институт.