局機關設辦公室、業務科技科、計畫財務科、人事教育科（監察審計室）四個科室；設市氣象台、市人工影響天氣辦公室、市防雷中心、市氣象科技服務中心、市氣象局後勤服務中心、市局觀測站6個直屬事業單位；下轄安平縣氣象局、深州市氣象局、冀州市氣象局、武強縣氣象局、饒陽縣氣象局、阜城縣氣象局、景縣縣氣象局、武邑縣氣象局、故城縣氣象局、棗強縣氣象局10個縣（市）氣象局。
全市氣象部門現有職工139人，其中市局71人（機關19人，事業單位52），縣（市）局69人。具有本科以上學歷人員72人，碩士學位人員5人。副研高工11名，工程師45名。
制定衡水市行政區域氣象事業發展規劃、計畫，並負責衡水市行政區域內氣象事業發展規劃、計畫及氣象業務建設的組織實施；對衡水市行政區域內的氣象活動進行指導、監督和行業管理。
負責衡水市行政區域內氣象監測網路工作的管理，依法保護氣象探測環境；管理衡水市行政區域內公益氣象預報、災害性天氣警報以及農業氣象預報、城市環境氣象預報、火險氣象等級預報等專業氣象預報的發布；及時提出氣象災害防禦措施，並對重大氣象災害作出評估，為衡水市人民政府組織防禦氣象災害提供決策依據。
制定人工影響天氣作業方案，並在衡水市人民政府的領導和協調下，管理、指導和組織實施人工影響天氣作業；組織管理雷電災害防禦工作，會同有關部門指導對可能遭受襲擊的建築物、構築物和其它設施安裝的雷電災害防護裝置的檢測工作。
負責向衡水市人民政府和同級有關部門提出利用、保護氣候資源和推廣套用氣候資源區劃等成果的建議；組織對氣候資源開發利用項目進行氣候可行性論證。組織開展氣象法制宣傳教育，負責監督有關氣象法規的實施，對違反《中華人民共和國氣象法》有關規定的行為依法進行處罰，承擔有關行政複議和行政訴訟。
統一領導和管理衡水市行政區域內氣象部門的計畫財務、機構編制、人事勞動、科研和培訓以及業務建設等工作；會同縣（市）人民政府對所轄氣象機構實施以部門為主的雙重管理；會同地方黨委和人民政府做好當地氣象部門的精神文明建設和思想政治工作。承擔河北省氣象局和衡水市人民政府交辦的其它事項。
近年來，衡水市局被中國氣象局命名為“全國氣象部門廉政文化示範點”的單位，連續蟬聯省級文明單位、文明行業優勝單位、省級園林單位、省級衛生工作先進單位等多項榮譽稱號。
