Официально кафедра метеорологии и климатологии, как самостоятельное подразделение, образована осенью 1933 г., однако преподавание метеорологии началось значительно раньше - со дня основания академии в составе кафедры физики и метеорологии. Дисциплина «Метеорология» заняла достойное место в учебном процессе и стояла в одном ряду с важнейшими дисциплинами того времени: физикой, химией, земледелием и др. В конце 19 века агрометеорология как наука и учебная дисциплина, служащая интересам сельского хозяйства, была в зачаточном состоянии и выделение её в самостоятельный курс, по существу, было преждевременным. Поэтому давался только курс метеорологии и осуществлялся он в составе кафедры физики и метеорологии. Экспериментальная база обеих дисциплин в то время состояла лишь в физическом кабинете. Метеорологического оборудования не было и никаких метеорологических наблюдений не велось. Тем не менее, потребность в этом уже ощущалась и тогда. У истоков сельскохозяйственной метеорологии стояли крупные ученые того времени: профессора А.А. Фадеев, Р.А. Колли, П.П. Борисов, В.А. Михельсон и др., сумевшие совместить в своей деятельности глубокие знания по физике, агрономии и метеорологии.
История развития кафедры метеорологии и самой дисциплины неразрывно связана с историей метеорологической обсерватории. В 1865 г. в Уставе открываемой сельскохозяйственной академии была предусмотрена организация обсерватории и производство наблюдений за погодой. Для этой цели из «бюджетных сумм академии ежегодно выделялась тысяча рублей на физический кабинет и метеорологическую обсерваторию». Однако обсерватория начала работать только через 14 лет после основания академии - с 1 января 1879 г. Организовал ее профессор кафедры земледелия А.А. Фадеев, который получил от Главной физической обсерватории необходимые приборы и начал вести непрерывные наблюдения.
Особое место в истории развития сельскохозяйственной метеорологии как науки и метеорологических наблюдений принадлежит профессору В.А. Михельсону, который руководил обсерваторией с 1894 по 1927 гг. В результате его деятельности уровень и постановка преподавания метеорологии и климатологии были существенно улучшены. В настоящее время старейшая в стране обсерватория носит имя В.А. Михельсона, продолжая непрерывные 135 летние наблюдения за погодой г. Москве.
В.А. Михельсон организовал постройку специального здания обсерватории на более подходящем для проведения наблюдений месте – к югу от аллеи вязов. Новое здание было построено в 1911 г., с ажурной вышкой на нем высотой 23 метра. На вышке были установлены приборы для измерения скорости и направления ветра.
Новое здание дало возможность разделить преподавание физики и метеорологии. В обсерватории была выделена небольшая аудитория, в которой профессор П.П. Борисов с 1919 г. читал курс лекций по метеорологии и вел практические занятия по этому предмету
Последующий период - с 1927 по 1933 гг. - совпал с широкой реорганизацией академии, которая была разделена на целый ряд самостоятельных институтов. Преподавание метеорологии в этот период испытывало большие трудности. Курс вместе с практическими занятиями сократился до 20 часов в год. Обсерватория была передана Московскому управлению гидрометеорологической службы. Преподавание метеорологии в академии осталось без необходимой базы, без помещения, приборов и квалифицированного руководства.
Осенью 1933 г. начато возрождение и дальнейшее развитие метеорологической работы. В составе агрономического факультета ТСХА была открыта кафедра метеорологии, теперь уже как отдельное подразделение. На должность профессора и заведующего кафедрой избран по конкурсу доктор физико-математических наук Витольд Игнатьевич Виткевич.
В год основания кафедры метеорология изучалась на четырех факультетах: полеводческом, плодоовощном, агрохимии и почвоведения, экономическом. Больше всего студентов обучалось на полеводческом (ныне агрономическом факультете) – 5 групп и плодоовощном факультете (садоводства и овощеводства) – 3 группы. Количество лекционных часов составляло 32…40 часов. Кроме того «… для одиночек было прочитано 20 часов лекций и проведено 16 практических занятий».
Профессор В.И. Виткевич возглавлял кафедру и обсерваторию на протяжении 37 лет. Его учебник и практикум по сельскохозяйственной метеорологии были первыми в нашей стране учебными пособиями, по которым обучались многие поколения студентов сельскохозяйственных вузов. Известны работы В.И. Виткевича по физике атмосферы, а также им предложен ряд оригинальных приборов для метеорологических измерений. В период его деятельности произошло становление кафедры как самостоятельного подразделения академии, а преподавание метеорологии осуществлялось на большинстве факультетов вуза.
С 1970 по 1983 гг. кафедрой руководил один из ведущих отечественных агрометеорологов профессор Ю.И. Чирков. Юрий Иванович был крупным ученым в области агрометеорологии и агроклиматологии, разработавшим фундаментальные основы агрометеорологических прогнозов и оценки агроклиматических ресурсов нашей страны и ряда зарубежных стран. Это название прочно вошло в учебные планы и разработанные им программы для сельскохозяйственных вузов, что коренным образом изменило содержание курса.
С приходом профессора Ю.И. Чиркова на кафедру произошло окончательное становление агрометеорологии как науки и учебной дисциплины, отвечающей запросам сельскохозяйственного производства. Основное внимание стало уделяться вопросам влияния погодных условий на растение, оценке неблагоприятных явлений погоды, агрометеорологическим прогнозам и расчетам, агроклиматическому районированию, учету погодных условий при различных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур и др. Профессор Ю.И. Чирков выпускает учебник «Агрометеорология», который высоко оценен преподавателями сельскохозяйственных вузов страны и студентами.
С 1984 по 2007 г. кафедру возглавлял профессор В.А. Сенников. В учебной работе кафедры сложилась стройная система подготовки студентов по агрометеорологии, особенно в методическом отношении. Была отлажена система контроля самостоятельной работы студентов.
В деятельности кафедры следует особо отметить работу по повышению квалификации преподавателей сельскохозяйственных вузов страны. Кафедра стала методическим центром преподавания агрометеорологии. С 1980 по 1992 гг. на кафедре прошли подготовку более 120 преподавателей практически из всех регионов нашей страны, соблюдая непременное условие – делать это один раз в пять лет.
Научные интересы кафедры относятся к проблемам оценки агроклиматических ресурсов территорий для с.х. производства и выращивания отдельных культур, агроклиматического районирования территории и агрометеорологических прогнозов.
В последние годы основное внимание уделяется исследованиям эффективности использования агроклиматических ресурсов Нечерноземной зоны в растениеводстве и влиянию современных изменений климата на устойчивость сельскохозяйственного производства. Оценены агроклиматические ресурсы для зерновых в основных регионах их возделывания, неблагоприятные засушливые явления, выявлены закономерности системы «погода-урожай», разработаны агроклиматические показатели для перспективных кормовых растений. Установлено влияния метеорологических факторов на развитие процессов эрозии почв при снеготаянии на склоновых землях южной экспозиции, современного потепления климата на устойчивость агроэкосистем и их равновесие, процессы почвообразования, а также механизм управления продукционным потенциалом агроландшафтов Центрального Нечерноземья России. Такие масштабные исследования выполнены впервые.
Все сотрудники кафедры с большим интересом занимаются обработкой почти 150-летнего ряда непрерывных наблюдений обсерватории имени В.А. Михельсона. Исследуются закономерности режима тепло- и влагообеспеченности разных периодов, современных колебаний и изменений климата, влияния города на климат и др.