A observação meteorológica avalia um conjunto de grandezas, caracterizando o estado físico e químico da atmosfera, do oceano e da superfície sólida do planeta. Muitas dessas variáveis têm dimensão física, sendo obrigatória a utilização de um sistema de unidades consistente para a sua medida: o Sistema Internacional de Unidades. Outras são variáveis adimensionais, isto é, quantificadas por números “puros”, sem dimensão física.
As sete grandezas meteorológicas que podem descrever as condições de tempo são: