大气环境与极端气象全国重点实验室是2023年9月由中国科学院发文批准启动建设（科发函字〔2023〕493号），英文名称为“State Key Laboratory of Atmospheric Environment and Extreme Meteorology”。实验室由原大气边界层物理和大气化学国家重点实验室、中国科学院中层大气和全球环境探测重点实验室、中国科学院云降水物理与强风暴重点实验室、中国生态系统研究网络大气分中心、低层大气探测研究部和碳中和研究中心重组而成。实验室依托单位为中国科学院大气物理研究所。实验室依托单位为中国科学院大气物理研究所，现任学术委员会主任为张远航院士，主任为苏杭研究员。

实验室总体目标定位于全（中性）大气层中物理和化学过程及其耦合机制的基础和应用基础研究。引领全大气层立体探测、物理和化学过程与耦合机制、短临精准预报、人工干预前沿研究，成为该领域代表国家最高水平、具有重大国际影响力的全国重点实验室，成为大气科学和极端气象环境学科发展、人才培养和应用研发高地。

实验室主要研究方向包括全大气层天空地一体化探测技术体系与目标观测、大气物理与大气化学耦合机制及不同层间物质能量交换、高影响天气与重污染的形成机理和精准预测、环境大气人工干预与高效应对原理。围绕使命定位和目标方向，有组织地争取和承担重大科技任务，并自主部署相关科研任务，组织开展建制化科技攻关。以建成国际上唯一能够开展全中性大气层（0–110km）探测–预测–干预–评估理论与技术研究的实验室为近中期目标，以高效支撑国家大气环境溯源预报和快变天气预警预报等重大需求为长期目标。