无线电气象学起始于天电的研究。20世纪20年代，许多欧洲科学家在广频谱范围内对天电开始进行测量，发现了雷暴、雪暴、尘暴等都有天电现象。同时，随着无线电通信的广泛使用，人们发现电波在大气中的传播过程中具有折射、吸收、散射等现象，这些现象都同大气状态、云雨系统、天气过程等有关。
20世纪40年代，在雷达技术被引入气象学之后，使电波在大气中的传播与大气特性的相互关系的研究更加广泛。虽然上述折射、吸收和散射等现象所引起的信息，对电波传播来说是干扰，但对气象来说，则可用于大气探测。60年代末，利用大气微波辐射，从地面和气象卫星上进行大气遥感，更加丰富了无线电气象学的内容。
无线电气象学的研究内容主要包括基础理论和应用两方面。基础理论主要研究对流层中大气折射率对电波传播的影响；大气中氧和水汽对某些微波波段的吸收所造成的电磁波能量的衰减；云和降水粒子对微波的吸收和散射所造成的能量衰减；电磁波在湍流大气中的传播过程中所发生的各种现象和规律等。
无线电气象学在应用上，除直接用于改进无线电通信外，还可以运用大气和云、雨、湍流等对无线电波的吸收、散射、折射的原理，研究和利用主动或被动的微波大气遥感装备，探测大气的温度、湿度、云、雨要素的分布和大气湍流状况，以及分析天气过程等。
由于微波的短波（如毫米波或亚毫米波）技术的发展，使这些波段在大气遥感和通信中的应用，有了一定的成效。