Forskningsenheten är indelad i fyra grupper: Meteorologisk analys och prognos, Atmosfärsforskning, Oceanografi och Hydrologi. Forskningen kring miljöproblem spänner över alla disciplinerna. Där finns även en projektledare för SMHIs bidrag till HIRLAM-projektet samt SMHIs bibliotek. Förutom FoU-verksamhet riktad mot de övriga avdelningarna på institutet är enheten engagerad i många nationella och internationella forskningsprojekt.

Rossby Centre är en separat, forskningsenhet med inriktning mot regional klimatmodellering, som etablerades vid SMHI under hösten 1997.