衡阳市气象局内设机构包括办公室（计划财务科）、业务发展科、人事教育科（监察审计科、精神文明建设办公室）、政策法规科（衡阳市防雷减灾办公室）、财务核算中心5个职能科室；另设衡阳市气象台、衡阳市气象科技服务中心（衡阳市专业气象台）、衡阳市防雷中心、衡阳市气象局国有资产运营管理中心4个直属事业单位。衡阳市、县地方编制的“人工影响天气领导小组办公室”、“防雷减灾办公室”、“施放气球管理办公室”挂靠气象局。下辖国家气候观象台1个、国家级地面气象观测站8个、一级农业气象观测站1个。衡阳市国家气象系统管理机构实行上级气象主管机构与本级人民政府双重领导，以上级气象主管机构领导为主的管理体制。在《气象法》范畴内承担本行政区域内气象行政、气象执法和人工影响天气及防雷管理的各项职能。所属的气象事业机构承担大气探测、天气预报、气象公益服务、气象情报、通讯、科研及气象产业的发展。并被衡阳市人民政府纳入到防汛抗旱、森林火灾、环境事件、地质灾害、安全生产、水上突发事件、自然灾害、反恐怖及各种重大活动突发事件的预警、预报、预防应急救援体系中，承担气象保障服务职责。
衡阳市气象局在进行公共气象服务的同时还开展城市气象特色服务工作，服务项目包括“寒冷指数”、“穿衣指数”、“紫外线强度指数”、“中暑指数”、“晨练指数”、“森林火险指数”等增加到“感冒复发率”、“霉变指数”、“空气污染指数”、“雨伞指数”、“城市火险等级”等近二十余种，均通过“121”电话自动答询台及新闻媒体提供公众服务。市气象台开发出与大众生活息息相关的“气象综合指数预报服务系统”；同时开展强对流天气（暴雨、雷雨大风、冰雹、泥石流）、“五一”节期间天气趋势、森林防火等专题气象服务。南岳区局为区卫生防疫办灭鼠、林业局飞机撒药灭虫及森林防火提供天气情报；衡山局利用影视制作发布虫情预测、湘江衡山段流量和最大洪峰及森林防火信息；耒阳局用电报形式将天气旬月报和重要天气预报通知遥田电站，每月6次定期向欧阳海灌区提供灌溉防洪调度气象服务。祁东气象局根据农业产业结构调整的需要，开展烟草、香芋等经济作物的专项气象服务。市气象台和各县（市、区）气象局紧密合作，先后为地方政府举办的“耒阳农耕文化节”、“南岳寿文化节”、“衡东土菜文化节”、“常宁瑶族盘王节”“南岳抗日战争胜利60周年纪念活动”、“衡山毛泽建百年诞辰”、“衡阳县夏明翰百年诞辰”等重大社会活动的顺利进行及“五•一”、“十•一”、“春节”黄金周提供了成功的气象保障服务。与国土、林业部门共同开展了山洪地质灾害、森林防火气象预报预警服务。衡阳市气象局、衡山和衡东县局与市、县国土局分别建立了地质灾害气象预报预警系统，共同开展地质灾害气象预报预警发布工作，还参加了衡阳市‘株两优02’和‘株两优505’、‘分优二型一号’杂交水稻种子特性”等专题调研和专家论证工作。开发的生态服务项目有《衡阳土壤湿度监测分析研究及气象服务》、《秋酥禾枣在祁东山区推广的气候适应性问题的探讨》、《油桃丰产栽培技术研究及气象服务》等。与衡阳电信公司合作通过“农家乐”和“天天听吧”两个包月业务平台开展气象与农业、一周天气分析、节假日及旅游天气预报等符合生产生活需求的专项气象服务。
