Die Forschung am Institut für Meteorologie widmet sich dem Verständnis und der Modellierung von Wetter- und Klimaprozessen sowie deren Wechselwirkungen mit der Umwelt. Etliche Forschungsprojekte befassen sich mit Wechselwirkungen und Folgen von Umwelteinträgen in die Atmosphäre und dem anthropogenen Klimawandel. Die Forscherinnen und Forscher beschäftigen sich unter anderem mit der Untersuchung von Stadtklimamodellen, den Folgen des Klimawandels und dem städtischen Wärmeinsel-Effekt. Ebenfalls untersucht werden die Wechselwirkung zwischen Mikroklima und Urbanisierung unter dem Einfluss des Klimawandels und ihre Auswirkung auf die Bevölkerungsgesundheit. Die Stadt-Umweltforschung mit Fokus auf Berlin bietet vielfältige Möglichkeiten zu inter- und transdisziplinären Kooperationen. Weitere Forschungsgebiete sind die Analyse und Quantifizierung von Naturgefahren, insbesondere von Erdbeben, Hochwasserereignissen und Massenbewegungen, sowie die Erforschung der oberen Atmosphäre und ihrer Wechselwirkung mit den unteren Luftschichten in einem sich verändernden Klima.