Le osservazioni meteorologiche iniziarono a Milano nel 1763, ad opera del gesuita Padre Luigi La Grange, astronomo della specola di Palazzo Brera.

I dati rilevati giornalmente furono trascritti a mano su registri tuttora consultabili. Dal 1946 l'attività fu affidata a meteorologi professionisti che nel 1972 costituirono un vero e proprio Osservatorio, al quale nel 1983 fu data l’attuale veste giuridica di associazione autonoma.
Dal 1987 l’Osservatorio si è trasferito nella sede di Piazza del Duomo, dal 2009 nella sede attuale di Corso Sempione 6.

Il direttore dell'Osservatorio è il Prof. Col. Sergio Borghi, ricercatore esperto in fisica dell'atmosfera e meteorologia; Consigliere Nazionale della Società Italiana di Meteorologia Applicata.

La stazione di rilevamento meteorologico dell’OMD è composta di sensori meccanici e di stazioni automatiche per la misura dei parametri meteo, il sistema è concepito per minimizzare la perdita di dati a causa di rotture e malfunzionamenti e mantenere un elevato standard qualitativo.

Vengono regolarmente acquisite e gestite informazioni meteorologiche di base, sia osservative che previsionali su scala italiana, europea e globale.

L'Osservatorio ha una biblioteca di oltre 5.000 titoli tra libri, riviste e pubblicazioni, essa risulta tra le più ricche del settore in Italia e probabilmente la più importante tra quelle private.

Sergio Borghi Ricercatore esperto in fisica dell'atmosfera e meteorologia, presidente dell'associazione e direttore dell'Osservatorio, coordina le attività tecnico scientifiche.

Maurizio Favaron Matematico, dal 1996 si occupa di meteorologia dello strato limite planetario e di modellistica della qualità dell’aria. Esperto di analisi numerica e di programmazione, ha un ruolo di primo piano nel campo della ricerca applicata svolta dall’Osservatorio. È vicepresidente dell’associazione.

Roberto Gottardi Si occupa delle relazioni esterne ed in particolare delle attività svolte in collaborazione con altri enti, tra cui la gestione delle stazioni meteorologiche.

Pamela Turchiarulo Meteorologa senior, coordina la gestione e la validazione dei dati acquisiti e l’elaborazione delle previsioni. È impegnata nelle attività scientifiche e didattiche.

Samantha Pilati Fisica, si occupa della gestione dell’archivio dati dell’Osservatorio. Partecipa alle attività di studio e ricerca, specialmente nel settore della climatologia.