随州气象局始建于1956年9月，当时名称为随县气候站，1958年11月改名为随县气象站，1966年2月改名为随县气象服务站,1968年2月改名为随县气象站革命领导小组；1974年2月改名为随县革命委员会气象局。1981年1月改名为随县气象局，1983年改名为随州市气象局，1984年2月改名为随州市气象站，1986年12月恢复随州市气象局名称。2001年4月县级随州市气象局升格为地级市气象局，下辖广水市气象局（原属孝感市），原县级随州市划分为曾都区和随县，曾都区和随县均未设气象机构。

地级随州市气象局成立后，职能不断拓展，结构不断优化。按照湖北省气象局机构编制批复的意见，随州市气象局机关内设机构3个：综合办公室（计划财务科）、业务管理科（政策法规科）、人事教育科（监察审计科、文明办、老干办）；直属事业单位5个：随州市气象台（决策服务中心）、随州市公众气象服务中心（专业气象台）、随州市防雷中心、随州市后勤服务中心、随州市财务核算中心；县市局1个：广水市气象局；地方机构1个：随州市人影办（代管曾都区人影办） 。一个企业单位：随州市气象科技服务中心。