吐鲁番市气象局于1976年在原吐鲁番县气象站的基础上组建成立，为隶属新疆维吾尔自治区气象局和吐鲁番市人民政府双重管理下的正处级单位，履行着吐鲁番市气象事业、人工影响天气的政府管理职能，主要承担着气象观测、气象预报与服务、人工影响天气、气象行政执法等业务工作。
局内设办公室、计财科、业务科、法规科4个职能科室，市气象台、财务核算中心、装备保障中心、气象服务中心、公共气象服务中心5个直属单位，下辖鄯善县、托克逊县、高昌区3个县区气象局和吐鲁番农业气象试验站（国家一级农业气象试验站、三类艰苦站）、库米什气象站（国家一类艰苦站）。
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