联合实验室的机构设置为：学术委员会指导下，联合实验室下设风云卫星遥感科学应用部、风云卫星探测设备研发部和综合办公室。风云卫星遥感科学应用部主要负责卫星遥感和大气探测的数值模拟与仿真、反演算法研发和科学应用。风云卫星空间探测设备研发部主要负责大气探测的仪器设计和制造，以及外协相关工作。综合办公室负责联合实验室建设的具体事务、与卫星中心、深空探测实验室、火灾国家重点实验室、安徽省气象局等对接工作。

风云卫星遥感科学应用部：

（1）数据定标研究组，主要参与人：王雨；郭杨、吴琼

（2）云和降水反演研究组，主要参与人：李锐、王雨、刘奇；陈林、吴琼、李小青、游然

（3）大气和地球系统模式应用研究组，主要参与人：赵纯、邹宇飞；廖蜜、巩欣亚、司一丹、王雅鹏

（4）陆面过程研究组，主要参与人：仲雷、李锐；王圆圆

（5）雷电探测研究组，主要参与人：祝宝友、刘非凡；黄富祥、何兴伟、曹冬杰

风云卫星空间探测设备研发部：

（1）空间磁场与等离子体探测研究组，主要参与人：汪毓明；宗位国、李嘉巍、黄聪

（2）边界层激光雷达研究组，主要参与人：薛向辉；翟晓春

（3）光学载荷研究组，主要参与人：李陶、方欣；张璐、王浩飞

综合办公室：王雨（负责人）、咸迪、赵宏伟、袁牧野、王新、陈楠、李新