L'OMM est en charge de 10 programmes majeurs de coopération technique entre ses états membres. La mise en commun de moyens permet de réaliser des projets à des coûts très inférieurs à ceux qu'auraient supporté les pays s'ils agissaient seuls.
Il s'agit du principal programme de l'OMM, qui regroupe des centres de traitement des données, des moyens de télécommunications ainsi que des systèmes d'observations, gérés et maintenus par les pays membres. Ce système met à disposition de tous les pays participants l'information météorologique et géophysique nécessaire pour fournir des services météorologiques et hydrologiques efficaces dans les pays membres.
Une sous-composante de ce programme est le programme des cyclones tropicaux, qui regroupe plus de 60 états, et qui est dédié à la prévention des cyclones dans les régions où ils sont fréquents.
Le programme de la VMM comprend aussi le programme "Instruments et méthodes d'observation" dont le but est la standardisation et le développement de l'observation météorologique.
Par la surveillance des données climatiques et la mise en commun des programmes de recherche climatologique dans le monde, ce projet vise à développer notre compréhension des processus climatiques et de leurs évolutions prévisibles (changement climatique). Une de ses composantes consiste à améliorer l'utilisation de l'information climatologique à des fins de développement social et économique.
À travers la Veille atmosphérique globale qui intègre les données de surveillance et les activités de recherche effectuées par le Système d'observation globale de l'ozone et le Réseau de surveillance de la pollution de l'air, ce programme promeut la recherche atmosphérique et s'établit en système de détection des changements dans la composition de l'atmosphère. Une des composantes est le programme THORPEX.
Ce programme aide au développement dans les pays membres de produits et de services liés aux quatre applications principales de la météorologie :
Ils regroupent :