自動氣象站的種類很多，但不管是哪一種，它們的體系結構和工作原理都是大致相同的。自動氣象站一般由傳感器、變換器、數據處理裝置、資料發送裝置、系統電源等部分組成。自動氣象站整個系統由一部微機自動管理。其觀測的項目通常為氣壓、氣溫、相對濕度、風向、風速、雨量等基本氣象要素，經擴充后還可測量其他要素。自動氣象站可以連續測量氣壓、氣溫、地溫、濕度、風向、風速、雨量、輻射等氣象要素。由計算機業務軟件進行數據處理，顯示和打印報表，并實現觀測數據的存儲、上傳和查詢。

　　自動氣象站的各個傳感器的感應元件隨著氣象要素值的變化，使得相應傳感器輸出的電量產生變化，這種變化由CPU實時控制的數據采集器所采集，進行線性化和定標處理，實現工程量到要素量的轉換；對數據進行質量控制；通過預處理后，得出各個氣象要素的實測值。

　　配有終端微機的自動氣象站，可以實時按設定的菜單將氣象要素實測值顯示在微機屏幕上。在定時觀測時刻，數據采集器中的觀測數據傳輸到微機進行計算處理后，按設定的菜單顯示在微機屏幕上，并按統一的格式生成數據文件。同時，還可以按規定生成各種氣象報告；對觀測資料進一步加工處理后，生成全月數據文件，利用配備的打印機打印輸出氣象記錄報表。