他是我国现代气象学主要奠基人之一、中国大气物理学创始人、全球气候变化研究的开拓者，他提出了许多新的科学思想，为气象学领域做出了巨大贡献。他就是叶笃正。他早期从事大气环流和长波动力学研究，提出长波能量频散理论。20世纪50年代，他提出青藏高原在夏季是热源的见解，深入地研究了夏季青藏高原热源及其对东亚大气环流的影响，由此为青藏高原气象学的建立奠定了科学基础。
他通过一系列工作建立了“大气运动适应尺度理论”，这个理论完善了大气运动各分量的相互作用过程的物理解释，在天气预报业务上有重要的应用。他通过模拟计算指出，大范围的灌溉对气候和水文的影响时间可长达3-6个月，从而证明了人类活动对气候的影响的可能性，也被称为"陆面记忆"。他积极参与和指导建立中国气象业务系统，为中国气象局的"气象中心"、"气候中心"和"信息中心"的建立做出了实质性贡献。
2005年，他获得国家最高科技奖。2006年《感动中国》人物评选对他的评价是：风华正茂时已经是奠基人，古稀之年仍然是开拓者。让外国人同我们接轨，这是一个年过九旬的大学者的大气象。笑揽风云动，睥睨大国轻。2010年5月4日，国际小行星中心先后发布公报通知国际社会，将国际永久编号第27895号小行星永久命名为"叶笃正星"。2013年10月16日18时35分，叶笃正院士因病在北京逝世，享年98岁。