НИМХ  е главен изпълнител на научните изследвания и научнооперативни дейности у нас по метеорология, агрометеорология и хидрология. Тези дейности следват стандартите в нормативните документи на Световната метеорологична организация (СМО) към ООН. НИМХ е официален представител на България в СМО.

Предмет на дейност на НИМХ

• наблюдение, анализ и прогноза на процесите в атмосферата и хидросферата
• изследване на климатичните и водните ресурси;
• изучаване и прогнозиране на състава на атмосферата и хидросферата и изменението му от естествен и антропогенен характер;
• хидро-метеорологично обслужване за територията на страната и Черно море на държавните органи, населението и широк кръг потребители;
• опазване живота на хората и имуществото чрез навременно прогнозиране на опасни и особено опасни метеорологични явления и наводнения;
• представителство в Световната метеорологична организация;
• обезпечаване на националния и международния обмен на данни в Югоизточна Европа и Близкия Изток за Световната служба за времето (ССВ).

Приоритети на научните изследвания

• Оптимизация на мрежата от измервателни станции, усъвършенстване на методите за наблюдение, предаване, обработка и интерпретация на информацията.
• Оценка на хидро-метеорологичните ресурси: климатични, агроклиматични и водни, техните колебания на територията на страната и използването им в икономиката.
• Краткосрочно и средносрочно прогнозиране на хидро-метеорологичните процеси с разработка,внедряване и развитие на съвременни средства: числени модели, спътникови и радиолокационни наблюдения.
• Развитие на методите за дългосрочно прогнозиране на времето.
• Изследване на физиката на облаците и провеждане на аерологични измервания.
• Изследване на състава и измененията от естествен и антропогенен характер в атмосферата и хидросферата. Моделиране процесите на пренос на замърсители, както и на наносния режим на реките.

Национални и международни ангажименти на НИМХ

• Осигуряване на държавните органи с данни, анализи, експертизи и прогнози за хидро-метеорологичните процеси на територията на страната и западната част на Черно море.
• Изготвяне на краткосрочни специализирани прогнози и експертни оценки за нуждите на Постоянната правителствена комисия за защита на населението от бедствия и аварии, отбраната на страната и др.
• Поддържане на националния хидро-метеорологичен архив, създаване на бази данни за обслужване на голям брой потребители.
• Изготвяне на анализи, експертизи, консултации и прогнози за динамиката на замърсяването на въздуха и водите.
• Представяне на страната в Световната метеорологична организация (СМО). НИМХ участва в най-голямата програма на СМО "Световна служба за времето" чрез станциите от националната метеорологична мрежа и Регионалния телекомуникационен център–София, отговарящ за страните от Югоизточна Европа и Близкия Изток.