Sejarah pengamatan meteorologi dan geofisika di Indonesia dimulai pada tahun 1841, diawali dengan pengamatan perorangan oleh Dr. Onnen, Kepala Rumah Sakit di Bogor. Kegiatan ini terus berkembang seiring meningkatnya kebutuhan data cuaca dan geofisika.
Pada tahun 1866, kegiatan tersebut diresmikan menjadi instansi pemerintah dengan nama Magnetisch en Meteorologisch Observatorium, dipimpin oleh Dr. Bergsma. Tahun 1879 dibangun jaringan penakar hujan sebanyak 74 stasiun pengamatan di Jawa.
Pengamatan gempa bumi dimulai pada tahun 1908 dengan pemasangan seismograf Wiechert di Jakarta. Pada masa pendudukan Jepang (1942–1945), instansi ini bernama Kisho Kauso Kusho.
Setelah kemerdekaan tahun 1945, instansi dipecah menjadi Biro Meteorologi di Yogyakarta dan Jawatan Meteorologi dan Geofisika di Jakarta. Berdasarkan Undang-Undang Nomor 31 Tahun 2009 tentang Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika, BMKG menjadi Lembaga Pemerintah Non Kementerian yang dipimpin oleh seorang Kepala Badan.