気象館本館は、昭和９年に建てられた広島地方気象台の旧庁舎を保存整備したもので、昭和初期の鉄筋コンクリート建築物の特徴を残す貴重な建物として広島市指定重要有形文化財に指定されています。
内部には爆風により割れたガラス片が刺さった壁が保存され、当時の気象台職員による原子爆弾調査の記録などの資料も展示されています。また、爆心地に面した北側の外壁も見学することができます。
映像コーナーでは被爆当時の気象台の様子を描いた小説「空白の天気図」（柳田邦男著）のビデオも上映しています。
現在は、気象をテーマとした博物館として、風の強さが体験できる「突風カプセル」や、雲の中に入ったような雰囲気を味わえる「タイフーンボックス」などの体験展示により、楽しみながらお天気について学ぶことができます。
また、土・日・祝日を中心にサイエンスショーやサイエンスワークショップなど、こどもから大人まで楽しく科学に親しむことができる催しを実施しています。（詳しいスケジュールはホームページ等をご確認ください。）