展馆似“云中水滴”，由四个扁圆球体结合而成，形如云状；外墙采用亮白色膜结构，膜布上喷雾点全部开启时，整个建筑如一团云雾，阳光合适时展馆周围将出现彩虹。场地周边为浅水池，建筑“漂浮”在水池中央。建筑设计充分融入了节能减排理念，采用的材料可全部回收再利用。外层膜结构和雾状喷泉设计可以起到降温、节能、环保的作用，堪称“会呼吸的皮肤”。

    从气象概念出发，以“云”为构思的基本出发点。以四个大小各异、方向不同的白色的扁圆球体相结合，形成的组合体从各个角度看很容易让人联想到一朵云。亮白色的膜结构造整个建筑外形，简单轻便，节省材料，符合临时建筑定位，又有展览建筑需要的亮丽外观。膜布上均匀布满点，当喷雾都开启时候，整个建筑呈现一团云雾的效果，如果阳光高度角小于42度，在中间步行广场上的观展游客，面向气象馆，还可能看到包围建筑的彩虹。东北部设咖啡厅，咖啡厅外膜采用透明膜，让咖啡厅可以直接借“宝钢大舞台”等景观，且不会引进过多的太阳辐射。

    气象馆中，游客可体验“气候变化长廊”，体验球幕4D电影，“小球大世界”、“全球综合观测系统演示”、“气象卫星模型展示”等展项。气象馆将以树立世界气象组织、中国气象局致力于提高气象防灾能力和积极应对气候变化，努力促进人与自然的和谐的能力和贡献为主要形象的展览主线，用展馆主题“为了人民的平安和福祉”来契合2010年上海世博会“城市，让生活更美好”的主题。

    气候变化长廊将以“全球气候变化与城市的责任”为主线，参观者可以详细了解到全球气候变化给城市、给人们的生活带来的巨大影响和危害，通过模拟未来气候变化可能导致的灾难，给参观者以心灵的震撼。从而向参观者推荐和倡导一种健康绿色的城市生活方式，呼吁参观者从身边小事做起，节能减排，共同应对气候变化。

    位于展馆二楼的球幕4D电影极具体验性。影片将展示世界气象科技创新的成果，以及这些成果在推进人民福祉和社会进步，提升公共气象服务水平和气象防灾减灾能力，促进现代城市气象业务发展等方面的应用，通过三维立体的图像加上真实的动感以及“风雨雷电”的体验来增加趣味性。