气象学家使用许多不同的模型进行天气预报，通常取决于他们希望准确预报的内容。在特定区域运行的本地模型提供的信息与跨越地球的全球模型提供的信息截然不同。每个天气模型都涉及选择要包含哪些数据、哪些数学方程将创建对大气现象的最佳模拟，以及如何确定最重要的预报类型的优先级。 没有任何模型可以高精度地预报每个天气事件。相反，气象学家会选择他们想要预测的内容，并设计模型以实现此类结果的高精度。实现一种精度可能会牺牲其他方面的精度。例如，模型设计为实现短期预报（最多提前 3 天）、中期预报（提前 3-15 天）或长期预报（提前 10 天到 2 年）的高精度，并且每种类型都需要不同的选择。寻求短期预报的气象学家可能会选择使用中尺度模型，该模型包含从大气层高达 1000 千米处收集的天气数据，因为这种中尺度数据可以产生更准确的短期预报。为了获得更可靠的长期预报，气象学家可能更喜欢非中尺度模型，即排除高海拔大气中的天气观测结果。 气象学家一直在寻求改进现有的天气模型，并可能为天气研究和预报创建新的计算机模型。由于模型的数学方程是对大气的模拟，因此气象学家会测试和调整算法，看看哪些算法可以产生最准确的天气预报。其中一些公式是开源的，另一些则是专有的。