嘉义气象站位于台湾嘉义市西区，为交通部中央气象局所属的三等气象测报机构，因嘉南平原为台湾重要粮仓，因此设站之主要业务为农业气象观测，亦为全台唯一有人驻站的农业气象观测站。
嘉义气象站成立之前，嘉南平原地区仅有台南气象站（今中央气象局台湾南区气象中心），而嘉义县境内更只有针对台湾高山气候观测的阿里山气象站。鉴于嘉南平原是台湾重要粮仓，因此台湾省政府为配合农业资源开发及粮食增产，并推广气象资讯于农业之应用，于1968年6月开始嘉义气象站筹划工作，省政府气象局指派刘建源担任嘉义测候所首任主任，并负责气象站厅舍、设备、防空洞的筹画与兴建工作。同年9月1日奉准成立“台湾省气象局嘉义测候所”，开启嘉南平原农业气象观测史，也成为台湾唯一一座专门针对农业气象观测而设置的有人气象站。
1971年7月改称为中央气象局嘉义测候所，1977年7月改称中央气象局嘉义气象测站，1982年增设农业气象研究室，并配合农业试验改良场设置“农业微气象观测坪”，为云嘉南地区农民客制化之气象服务。1989年8月因应中央气象局三等测报机构命名规则，嘉义气象测站改名为嘉义气象站至今。
2007年2月1日嘉义气象站展开站体改建工程，旧有宿舍开始拆除，3月9日举行破土典礼，同年8月21日新办公厅舍竣工，人员办公迁入新房舍，旧办公厅舍随即开始拆除，11月21日新观测坪启用、12月21日工程总验收完成，隔年9月19日举行新办公大楼揭牌启用典礼。
2018年4月13日嘉义气象站举办建站50周年庆祝活动，并邀请时任嘉义市长涂醒哲与会，活动中以嘉义气象站主要业务之农业观测，设计以“农乐”为主题的各种气象知识闯关游戏，还有焢窑、棒球、植树等活动。
嘉义气象站1968年6月建站之初设有办公厅舍、宿舍、风力塔，及因应时局而设的防空洞等，办公厅舍为钢筋混凝土加强砖造三层建筑，一楼为日常办公区域、二楼为会议室、三楼为风力塔，2007年2月1日气象站改建，旧有宿舍、防空洞、办公厅舍相继拆除，新办公大楼同年8月21日启用，11月21日新观测坪启用。
嘉义气象站依据中央气象局三等气象测报机构，配有主任1人、职员4人。
嘉义气象站设有地面气象自动测报系统，每日定时实施气压、气温、风向、风速、湿度、云、天气现象、降水、日射、日照、能见度、蒸发量、地温等气象要素。
嘉义气象站设置新一代地震观测系统井下地震仪观测站，井内安装井下宽频地震仪、井下强震仪及地表强震仪等三种地震观测仪器，于地表下三百米深度或接近岩盘位置，所记录的地动讯号，即时透过互联网回传台北气象局本部地震测报中心。
