1884 開始定期氣象觀測。熱帶氣旋警告系統（香港最早的海洋氣象服務）成立。當時設立了壹個以鼓和錐形筒為形式的可視熱帶氣旋警報系統，向離開香港的船只通報臺風的位置和方向。1917 年，這壹系統被 10 信號熱帶氣旋警報系統取代。1961 年 6 月，該系統被廢除。
1885年，尖沙咀警署首次放下報時球。
1892年，海港氣象局成立。天文臺將每日24小時的天氣預報送交報館，並刊登在中午前後出版的報章號外。
1908 接收無線電報船天氣報告。尖沙咀信號山（又稱大埔尾或黑角）的新計時塔取代尖沙咀水警總部的計時塔。1933年6月30日，隨著無線電時間信號廣播的普及，時間穹頂被拆除。
1915年 無線電廣播開始為船只播報天氣預報。
1917年7月，香港開始使用可視熱帶氣旋警報系統，以顯示香港的風力，取代自1884年起使用的本地臺風炮（聲音）風暴信號。這壹視覺系統是目前熱帶氣旋警報系統的起源。
1921年 利用風速氣球進行高空探測。開始進行地震勘測。
1928年 香港電臺播放天氣預報。
1937 建立航空氣象服務。
1948 加入國際氣象組織（IMO），即世界氣象組織（WMO）的前身。
1949 使用無線電探空儀和雷達探測系統測量高空氣象數據。
1959年 在天文臺安裝第壹部天氣雷達。
1961年 測量大氣中的放射性。
1964 接收來自極地軌道衛星的自動圖像傳輸（APT）信號。
1966年 1966年，天文臺於1989年9月16日停止運作，開始直接從天文臺以95兆赫廣播6響報時。天文臺的六聲報時至今仍由香港電臺播放。
1967年 引入雷暴及大雨警告。
1973 天文臺安裝了首個電腦系統。
1975 天文臺通過世界氣象組織的全球電信系統（GTS）交換氣象資料，並全面建立三條區域專用線路：香港-東京（1969） 香港-曼谷（1970） 香港-北京（1975） 開始發展首個天氣預報數值模式。
1977年 接收日本氣象廳地球靜止氣象衛星（GMS）提供的低分辨率衛星圖像。開始發布山體滑坡警報。
1979 建立了由三個短周期地震儀組成的網絡。天文臺首個數值天氣預報模式（平衡正壓模式）開始運作。接收日本氣象廳地球靜止氣象衛星（GMS）提供的高分辨率衛星圖像。天文臺在九龍市區及啟德國際機場跑道安裝五個風站，測試機場風切變的探測能力。
1980年 天文臺安裝了首個銫原子鐘報時系統。
1983 年 提供三天天氣預報服務。
1984年 首兩個公眾氣象服務自動氣象站在天文臺總部及沙田設立，另壹個航空氣象服務自動氣象站則在赤臘角啟用。天文臺的實時雨量數據收集系統開始運作。
1985年，首個粵港自動氣象站在黃茅洲投入服務。氣象局在京士柏設立輻射測量實驗室。
1987年 環境輻射監測計劃成立。天文臺科學主任開始主持電視天氣節目。
1988年 新的天氣預報數值模式（有限區域數值模式）投入運作，集中處理影響香港及鄰近地區的小尺度天氣系統。天文臺把二十三個世界城市的天氣資料和預報傳送給政府新聞處和香港電臺，以便向傳媒和公眾發布。
1990年 輻射監測及評估中心成立。
1992年 推出以顏色標示的「暴雨警告系統」。
1993 年 天文臺開始測量高空臭氧和輻射。
1994 年 天文臺第壹部多普勒天氣雷達開始運作。
1996 天文臺在互聯網上建立了壹個網頁。天文臺之友成立，以加強公眾與天文臺之間的溝通，並提高公眾對氣象服務的認識。
1997年 天文臺把地震網絡擴展至八個地震站，並采用數碼信號傳輸。
1998年 提供互動式資料查詢系統服務。天文臺的機場多普勒天氣雷達（TDWR）投入服務，每分鐘探測風切變和湍流，並向飛機發出警告。同時還推出了四天天氣預報服務。1998年7月，航空氣象服務從舊啟德機場遷往赤鱲角新香港國際機場。
1998年7月，航空氣象服務從舊啟德機場遷往赤鱲角新香港國際機場。
1999年 天文臺在大帽山啟用新的天氣雷達系統。新系統提供高分辨率的雷達數據，以便更有效地監測惡劣天氣系統。天文臺添置了壹臺超級計算機，以運行壹套高分辨率的數值天氣預報模式（運行區域光譜模式），加強預報暴雨的能力。啟動了寒冷天氣警報。推出紫外線指數。
2000年 在天文臺附近的壹幢商業大廈內開設了資源中心，方便公眾獲取信息和出版物。天文臺購入壹組高性能服務器，以加強氣象數據處理能力。推出五天天氣預報服務。推出高溫天氣警告。
2001年 天文臺加強網站服務，提供文字和聲音網頁，讓視障人士更容易取得天氣資訊。
2002年 由世界氣象組織（WMO）主辦、香港天文臺開發及管理的世界天氣資訊服務網站正式推出。這是世界上首個同類網站，涵蓋 2003 年 首次成功接收由商業航空公司機上電腦傳送的自動天氣報告。
2004年 東南亞首個自動高空探測系統正式啟用。
2005 天文臺與廣東省氣象局和澳門地球物理暨氣象局合作，建立閃電定位網絡，並推出閃電定位信息服務。
2006 天文臺推出紫外線指數預報服務，方便市民考慮適當的防曬措施。天文臺在香港國際機場安裝第二套激光雷達系統，以加強風切變預警服務。2006 年 5 月，香港天文臺參加了太平洋海嘯警報及減災系統成立 40 多年來首次舉辦的泛太平洋海嘯演習。2006年6月，天文臺為2008年奧運馬術比賽研發的兩套夏季熱應力實時測量系統分別在沙田香港體育學院和上水雙魚河騎術訓練學校安裝。2006年12月26日，呂宋海峽發生強烈地震並引發小規模海嘯，香港天文臺首次發布海嘯報告。天文臺的世界天氣信息服務和惡劣天氣信息中心網站由世界氣象組織（WMO）管理，為確認其國際地位，天文臺將這兩個網站的域名分別改為worldweather和severe.worldweather。2006 年底，天文臺成功引進了壹套全球和地區氣候模式，用於氣候預測研究。向公眾發布了季度氣候預報。
2007年 發出三號及八號熱帶氣旋警告信號的近海參考站增至八個，覆蓋全港。五月，天文臺臺長主持了世界氣象組織大會的部分會議，這是天文臺工作人員在世界氣象組織主持的最高規格會議。
2008年 天文臺在其網站首次推出香港的區域氣溫預報。