世界气象馆似“云中水滴”，由四个扁圆球体结合而成，形如云状。亮白色的膜结构造整个建筑外形，简单轻便，节省材料，符合临时建筑定位，又有展览建筑需要的亮丽外观。膜布上均匀布满点，当喷雾都开启时候，整个建筑呈现一团云雾的效果，如果阳光高度角小于42度，在中间步行广场上的观展游客，面向气象馆，还可能看到包围建筑的彩虹。东北部设咖啡厅，咖啡厅外膜采用透明膜，让咖啡厅可以直接借“特钢大舞台”等景观，且不会引进过多的太阳辐射。气象馆中，游客可体验“气候变化长廊”，体验球幕4D电影，“小球大世界”、“全球综合观测系统演示”、“气象卫星模型展示”等展项。
　　　　气象馆将以树立世界气象组织、中国气象局致力于提高气象防灾能力和积极应对气候变化，努力促进人与自然的和谐的能力和贡献为主要形象的展览主线，用展馆主题“为了人民的平安和福祉”来契合2010年上海世博会“城市，让生活更美好”的主题。