梧栖气象站位于台湾台中市梧栖区台中港海港联合办公大楼内，为交通部中央气象局辖下的气象测报机构，原属于三等气象测报机构，目前人员移编彰化田中气象站后，由台中气象站接管，称为台中气象站梧栖站区。
梧栖气象站为中央气象局配合十大建设中台中港竣工通航而设置，首先于1976年10月15日商借交通部台中港务局第二办公室成立中央气象局梧栖测候所筹备处。1977年7月1日因应气象局辖属测候所全面改名气象测站，梧栖测候所筹备处改名为梧栖气象测站筹备处，并将今位于新北市淡水区淡水汽象测站人员移编梧栖气象测站。隔年2月28日筹备处迁移至港务联合大楼西栋六、七楼。
1978年7月1日，梧栖气象测站依据中央气象局辖属测报机构，改制为四等气象测报机构，1980年10月1日升格为三等气象测报机构。1989年8月1日更名为交通部中央气象局梧栖气象站，梧栖气象站除本身港区与海洋气候观测外，因邻近彰化县境内无有人驻站气象站，因此同时办理彰化县境内自动气象站资料搜集与判读后，回传台北气象局本部，但仅局限天气、降雨、风向、风速、气压、气温等六大大气现象进行资料搜集。2020年3月20日因应彰化县田中气象站成立，中央气象局在总站数不变动情况下再做调整，台东成功气象站降编无人站，人员移至桃园新屋气象站，梧栖气象站人员移至田中气象站，由台中气象站接收改称为台中气象站梧栖站区至今。
梧栖气象站设置于台湾港务公司台中港务分公司海港联合办公大楼西栋六、七楼，观测坪设置于顶楼。其中六楼作为预报室、作业室等，其余还有港务分公司简报室、会议室，及人员值班休息室等。七楼为气象观测室。
梧栖气象站依据中央气象局三等气象测报机构，配置有主任1人、职员4人，自2020年3月20日起人员移驻田中气象站，梧栖气象站改为自动观测，站区由台中气象站定期派员维护。
梧栖气象站设置有地面气象自动测报系统，每日定时自动化观测气压、气温、风向、风速、湿度等气象要素观测，所搜集资料及每小时电码由中央气象局内部网络系统，回传台北气象局本部，以供天气预报及分析之需要。
