Do thời tiết, khí hậu và chu kỳ nước biết không có biên giới quốc gia, hợp tác quốc tế ở quy mô toàn cầu là điều cần thiết cho sự phát triển của khí tượng và thuỷ văn hoạt động cũng như gặt hái những lợi ích từ ứng dụng của họ. WMO cung cấp các khuôn khổ hợp tác quốc tế như vậy.

Từ khi thành lập, WMO đã đóng một vai trò duy nhất và mạnh mẽ trong việc góp phần an toàn và phúc lợi của toàn nhân loại. Dưới sự lãnh đạo của WMO và trong khuôn khổ các chương trình của WMO[4], các cục Thủy văn và Khí tượng quốc gia[4] góp phần đáng kể để bảo vệ cuộc sống và tài sản chống lại thiên tai, bảo vệ môi trường và nâng cao kinh tế và xã hội của tất cả các lĩnh vực của xã hội trong các lĩnh vực như an ninh lương thực, tài nguyên nước và vận chuyển.

WMO và Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc (UNEP) phối hợp tạo ra Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC). Tổ chức này cũng trực tiếp chịu trách nhiệm cho việc tạo ra Giám sát khí quyển toàn cầu (GAW). IPCC đã nhận được giải Nobel Hòa bình năm 2007 "cho những nỗ lực của họ trong việc xây dựng và phổ biến kiến ​​thức về con người tạo ra biến đổi khí hậu, và đặt nền móng cho những biện pháp cần thiết để chống lại sự thay đổi đó"[5].

WMO thúc đẩy hợp tác trong việc thành lập mạng lưới quan sát khí tượng, khí hậu, thuỷ văn và địa vật lý, cũng như trao đổi, xử lý và tiêu chuẩn hóa các dữ liệu liên quan, và hỗ trợ đào tạo chuyển giao công nghệ, và nghiên cứu. Nó cũng thúc đẩy sự hợp tác giữa các quốc gia khí tượng và thủy văn của các thành viên của nó và furthers ứng dụng của khí tượng thời tiết các dịch vụ công cộng, nông nghiệp, hàng không, vận chuyển, môi trường, vấn đề về nước và giảm nhẹ tác động của thiên tai.

WMO tạo điều kiện cho việc trao đổi miễn phí và không hạn chế dữ liệu và thông tin, sản phẩm và dịch vụ trong thời gian thực hoặc gần thực về các vấn đề liên quan đến an toàn và an ninh của xã hội, phúc lợi kinh tế và bảo vệ môi trường. Tổ chức này góp phần xây dựng chính sách trong các lĩnh vực này ở cấp quốc gia và quốc tế.