Starfsemi Veðurstofu Íslands fer fram á fjórum sviðum: Athugana- og tæknisviði, Úrvinnslu- og rannsóknasviði, Eftirlits- og spásviði og Fjármála- og rekstrarsviði.
Þrír fléttustjórar stýra verkefnum á vegum stofnunarinnar er varða náttúruvá, rannsóknir og þróun sem snerta kynningu og öflun tekna stofnunarinnar (sjá skipurit).
Veðurstofa Íslands heyrir undir umhverfisráðuneytið.