Первым заведующим кафедрой стал доктор географических наук профессор Виктор Львович Архангельский, который возглавлял ее на протяжении 22 лет. Известный ученый-метеоролог, прекрасный педагог, он быстро сумел создать работоспособный творческий коллектив. Кафедра динамично и успешно развивалась и  к 1980 году стала одной из первых в университете по количеству препо­давателей с учёными степенями и званиями. С 1984 года кафедру возглавил доктор технических наук профессор Юрий Андреевич Скляров – крупный ученый в области актинометрии, пиргелиометрии, спутниковой климато­логии, солнечно-зем­ных связей. В настоящее время все преподаватели имеют учёные степени и звания, среди них 3 доктора наук и 8 кандидатов наук.

В структуру кафедры входят: учебная метеорологическая лаборатория, учебная метеостанция, учебный метеорологический центр с автоматизированным местом синоптика, учебный компьютерный класс, учебно-научная лаборатория исследования составляющих радиационного баланса Земли. При кафедре действует аспирантура, подготовка студентов идет на дневной и  заочной форме обучения.

Налажены тесные связи со многими ведущими университетами страны и отраслевыми организациями, особенно с Росгидрометом. За годы работы кафедра подготовила около 900 специалистов. Выпускники работают в системе Росгидромета: в аэропортах, в центрах по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, в различных природоохранных и экологических учреждениях в качестве метеорологов, климатологов, агрометеорологов, инженеров-синоптиков, аэрологов, гидрологов, экологов.

В настоящее время научные исследования на кафедре выполняются по нескольким направлениям.

В течение многих лет научным направлением «Исследование составляющих радиационного баланса Земли и их связи с глобальным климатом» руководит профессор Ю. А. Скляров. С 1981 г. он – главный конструктор спутниковой измерительной аппаратуры. Созданная под его руководством коллективами сотрудников кафедры и НИИ механики и физики аппаратура работала на ИСЗ серии «Космос» (1983 г.), а также на спутниках «Метеор» (1994-95), «Ресурс» (1998-99) при реализации международного проекта Россия-Франция-Германия «ScaRaB». С сентября 2009 г. аппаратура «ИКОР-М» без сбоев работает на ИСЗ нового поколения «Метеор-М» №1. Измеритель отраженной коротковолновой радиации «ИКОР-М» и измеритель солнечной постоянной «ИСП-2М» приняты Роскосмосом для дальнейших исследований на ИСЗ серии «Метеор-М» и «Электро-Л». Ведется обработка поступающей информации. Впервые в истории университета получена лицензия  Федерального космического агентства на ведение исследований в открытом космосе. В этом направлении работает группа преподавателей и сотрудников, в том числе аспирант кафедры М.Ю.Червяков, В.К.Сахаров, В.А.Воробьев, А.И.Котума, С.А.Клочков, Т.И.Кудряшова.

 Исследованиями циркуляционных и климатических условий Нижнего Поволжья на фоне глобального потепления занимаются профессор  Е. А. Полянская, доценты Г.Ф.Иванова, С.В.Морозова, С.Н.Лапина.

   Исследованием загрязнения атмосферы, влиянием метеорологических условий на перенос, накопление и рассеивание вредных примесей занимается группа преподавателей (профессор Е.А. Полянская, доценты Л.М. Фетисова, С.Н. Лапина, Н.В.Семенова, Н.В. Короткова).

Исследованиями в области агрометеорологии (изучение биоклиматического потенциала территории и его использования в хозяйствах с разным уровнем земледелия, влияние климатических условий на формирование урожайности и качество зерна) много лет занимается  профессор С. И. Пряхина и ныне - аспирант Е.И. Гужова.

   Развиваются новые научные направления. Доцент С. В. Морозова разрабатывает методы долгосрочного прогноза погоды. Доцентом А.Б. Рыхловым подготовлена к защите докторская диссертация по проблемам климатологического режима ветра на различных высотах приземного слоя атмосферы (научный консультант проф. Ю.А. Скляров, защита намечена на 20 декабря 2012 г. в Совете Казанского Федерального университета). Профессор М.Б.Богданов исследует солнечно-земные связи и влияние космических факторов на атмосферные процессы.

За прошедшие 50 лет сотрудниками кафедры опубликовано: монографий и книг - 20; межвузовских сборников «Вопросы климата и погоды Нижнего Поволжья» - 19 (первый выпуск в 1964 г.); учебно-методических пособий – 44; статей - около 700.

Студенты кафедры неоднократно становились победителями Всероссийской студенческой олимпиады, ежегодно проводимой РГГМУ (Санкт-Петербург).

    Аспиранты кафедры неоднократно были лауреатами стипендии Президента РФ и премии фонда Сороса.

За годы работы Почетной грамотой Минобрнауки (и других органов образования РФ) награждены Е.А. Полянская, С.Н. Лапина, С.И. Пряхина, С.А. Волков, Л.М.Фетисова, А.Б.Рыхлов, М.Б.Богданов, Г.Ф.Иванова, Г.С.Ходаков, сотрудники кафедры неоднократно отмечались наградами областных органов власти, а заведующий кафедрой Ю.А. Скляров имеет звания «Почетный работник науки и техники РФ», «Почетный профессор Саратовского университета», награжден двумя орденами «Знак Почета», орденом Дружбы, орденом Ломоносова (комитетом по общественным наградам РФ), многими медалями.

О высоком качестве подготовки специалистов свидетельствуют отзывы с мест работы, положительная оценка со стороны Росгидромета, запросы из организаций по трудоустройству выпускников.