Subbidang Instrumentasi dan Rekayasa Meteorologi mempunyai tugas melakukan penyusunan spesifikasi, inventarisasi, monitoring dan evaluasi, pengadaan, perbaikan dan pemeliharaan, penyusunan tabel umur pakai (life time), pelaksanaan rekayasa dan kerjasama fungsional di bidang instrumentasi dan rekayasa peralatan operasional meteorologi.
Berikut ini adalah beberapa contoh instrumen yang digunakan untuk pengamatan meteorologi.
Termometer
Alat untuk mengukur temperatur adalah thermometer. Ada beberapa jenis thermometer yang digunakan dewasa ini, namun dalam pengamatan meteorologi dan klimatologi, umumnya digunakan thermometer kaca (liquid-in-glass thermometer) untuk peralatan Konvensional dan thermometer PT-100 untuk peralatan-peralatan digital.
Thermometer kaca (liquid-in-glass thermometer) umumnya menggunakan Air raksa (mercury) untuk pengukuran temperatur diatas suhu freezing point (-38.3 ⁰C) dan menggunakan alkohol untuk pengukuran yang memiliki jangkauan ukur dibawah/sekitar freezing point.

Thermometer berdasarkan konstruksinya dapat dibedakan menjadi 4 type, yaitu:

1. Sheathed Type dengan skala ukur tercatat di batang thermometer.
2. Sheathed Type dengan skala ukur tercatat di dalam selubung thermometer.
3. Unsheathed Type dengan skala ukur tercatat di batang dan tempat thermometer.
4. Unsheathed Type dengan skala ukur tercatat di batang thermometer.

Beberapa thermometer adapula yang dilengkapi dengan kaca pembesar, terutama untuk kepentingan labotatorium medis, namun jarang digunakan dalam pengamatan meterologi atau klimatologi.
Barometer
Selain suhu atau temperatur udara, unsur cuaca dan iklim yang lain adalah tekanan udara. Tekanan udara pada suatu permukaan adalah gaya yang diberikan kepada suatu permukaan atau area oleh sekolom udara di atas permukaan tersebut. Tekanan yang diberikan tersebut sebanding dengan massa udara vertikal yang terdapat di atas permukaan tersebut sampai pada batas ketinggian lapisan atmosfer terluar. Hal itu yang membuat tekanan udara di setiap tempat berbeda menurut ketinggian dari tempat tersebut. Tekanan udara juga merupakan salah satu parameter yang diamati oleh observer ketika melakukan pengamatan udara permukaan atau synoptic observation. Pada kenyataannya terdapat banyak alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara, diantaranya barometer air raksa, barometer aneroid, aneroid barograph, serta bourdon tube barograph.
Anemometer
Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin yaitu cup counter anemometer. Alat ini terdiri dari tiga buah mangkuk yang dipasang simetris pada sumbu vertikal. Pada bagian bawah dari sumbu vertical dipasang generator, yang terputar oleh ketiga mangkuk. Tegangan dari generator sebanding dengan kecepatan berputar dari mangkuk - mangkuk.Wind Vane atau alat penunjuk arah angin adalah sebuah instrumen yang digunakan untuk mengetahui arah horizontal pergerakan angin (angin permukaan). Alat ini terdiri dari suatu objek tidak simetris (contohnya suatu anak panah atau panah berbentuk ayam jago yang menempel pada pusat gravitasinya sehingga panah itu dapat bergerak dengan bebas di sekitar poros horizontalnya) yang dihubungkan pada vane/weather cock sensor pada anemometer
Higrometer
Secara umum kelembaban (Relative Humidity) adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan jumlah uap air yang ada di udara dan dinyatakan dalam persen dari jumlah uap air maksimum dalam kondisi jenuh. Dan alat yang dapat digunakan untuk mengukur kelembaban udara (Relative Humidity) adalah Higrometer.Higrometer rambut adalah sebuah alat pengukur kelembaban udara dengan satuan persen yang menggunakan prinsip muai panjang rambut dimana rambut akan memanjang ketika kelembaban udara bertambah. Adapun rambut yang digunakan adalah rambut manusia atau kuda yang sudah dihilangkan lemaknya yang kemudian dikaitkan dengan pengungkit (engsel) yang dihubungkan dengan jarum yang menunjuk kepada skala sehingga memperbesar perubahan skala dari perubahan kecil dari panjangnya rambut.
Penakar Hujan
Penakar hujan jenis Hellman merupakan suatu instrument/alat untuk mengukur curahhujan.Penakar hujan jenis hellman ini merupakan suatu alat penakar hujan berjenis recording atau dapat mencatat sendiri.Alat ini dipakai di stasiun-stasiun pengamatan udara permukaan.Pengamatan dengan menggunakan alat ini dilakukan setiap hari pada jam-jam tertentu mekipun cuaca dalam keadaan baik/hari sedang cerah.Alat ini mencatat jumlah curah hujan yang terkumpul dalam bentuk garis vertikal yang tercatat pada kertas pias. Alat ini memerlukan perawatan yang cukup intensif untuk menghindari kerusakan-kerusakan yang sering terjadi pada alat ini.