大武气象站为一座位在台湾台东县大武乡的气象观测站，为台湾东部地区的一座重要气象观测站。该座观测站由行政院交通部中央气象局所拥有，全名为交通部中央气象局大武气象站。
大武气象站最早于台湾日治时期由台湾总督府所成立，当时的名称是大武出张所，与新港出张所（现为成功气象站）、台南飞行场出张所以及宜兰飞行场出张所等三座气象观测站同时成立。然而，起初因大武地区地处偏远，因此当时观测站内的设施极为简陋。
1945年10月，第二次世界大战结束，国民政府接收台湾。11月1日，国民政府指派石延汉前来台湾进行日治时期所遗留之气象设施的接收作业，并成立“台湾省气象局”，隶属在台湾行政长官公署之下。大武出张所，在由气象局接收后，站名改名为“台湾省气象局大武测候所”，后再改隶属在台湾省政府之下。1948年1月，台湾省气象局改制为台湾省气象所，并且隶属在台湾省交通处之下，大武测候所再次改名为“台湾省气象所大武测候所”。
1965年9月1日，台湾省气象所再度改制为台湾省气象局，旗下气象观测机构则名称不变。1971年7月1日，台湾省气象局恢复原在中国大陆的建制为交通部中央气象局，而虽然隶属单位的名称经过多次更迭，但大武测候所方面仅单位全名的直隶单位方面有进行更换，站名依旧保持不变。直到1976年11月10日，中央气象局依据其“附属测站组织通则”，将大武测候所改名为大武气象测站，全名为“中央气象局大武气象测站”，并将该气象站归类在四等气象站之中。
1989年8月1日，大武气象测站再依交通部中央气象局附属测报机构全衔更名，修正为“交通部中央气象局大武气象站”至今。
2015年6月，大武气象站测得大武地区的平均温度高达摄氏29.7度，打破了自1987年以来每月平均温度的最高纪录。而6月当中，有11天都刮焚风，从26日至30日连续5天温度都超过摄氏38度，上述的温度数据也都创下了大武气象站设站以来的新纪录。其中，该年的6月17日，大武气象站测得最高温高达摄氏38.7度，是全台湾气象站中所测得6月历史第2高的高温纪录。
大武气象站站内共有办公厅、宿舍区以及发电机室等。其中，办公厅内还分为工作房、资料室、主任室、值夜室各一间，而观测仪器则集中于工作房内。
大武气象站依据交通部中央气象局之四等气象站之人员配置，共配有主任一人以及职员三人，其中，人员作业方式采轮班制循环。
