气象火箭可以说是探空火箭的一种衍生。它的主要作用是探测高层大气物理特性及现象。一般来说，气象火箭的探测范围主要在探空仪高度以上，人造卫星高度以下，大约在30～100千米之间。
据了解，气象火箭的探测方法多种多样：其中有的是利用装在火箭上的感应气压、温度、湿度等的仪器，将飞行中测得的资料用无线电发送到地面；有的在高空弹出带有降落伞的测量仪器，来测定高空气压、温度、湿度等要素；有的由火箭在空中弹出金属箔条、化学发光物质等示踪物，以便地面追踪，从而测定高空风及乱流等；还有依靠在地面接收火箭携带的仪器从空中发出的电波、声波等，通过分析来研究大气结构；也有利用气象火箭在高空对空气成分取样来进行研究。
运用气象火箭探测大气的方法有4种：一是火箭在上升途中运用其所带的仪器直接测量，这种方法出现在早期，现在已经被淘汰了；二是火箭在上升时，可以按时将其携有的仪器分开，仪器再依靠降落伞缓慢下降，自动测量；第三种就是火箭在上升或下降时，陆续释放出不同的仪器，这些仪器将所测的温度、湿度、气压和风向的数据，通过无线电发射机准确地发回地面，有的是各种跟踪物，如金属丝、无声榴弹、带反射靶的气球带等，用以测量不同高度的风速、风向；最后一种是取样瓶，即在取得空气样品后，返回到地面。