子午工程是我国空间科学领域第一个国家重大科技基础设施项目，这一项目将我国境内交叉的15个综合性观测台站的数据相结合，连续监测我国上空的空间环境要素，并通过国际合作，发展成国际子午圈的地面观测计划，具有非常大的科学意义和价值。
具体来说，子午工程利用北起漠河、经北京、武汉，南至海南并延伸到南极中山站的沿东经120°子午线附近，以及东起上海、经武汉、成都，西至拉萨的沿北纬30°纬度线附近，现有的总计15个监测台站，建成一个以链为主、链网结合的，运用地磁（电）、无线电、光学和探空火箭等多种手段，连续监测地球表面20～30km以上到几百公里的中高层大气、电离层和磁层，以及十几个地球半径以外的行星际空间环境中的地磁场、电场、中高层大气的风场、密度、温度和成分，电离层、磁层和行星际空间中的有关参数，联合运作的大型空间环境地基监测系统。
中国科学院国家空间科学中心的子午工程数据中心网络汇集了子午工程所属台站监测仪器采集的数据，并对其进行处理、存储、管理，提供数据分发、共享等数据服务，是子午工程空间天气数据的交换和资源共享的平台。
子午工程的空间探测仪器主要包括地磁观测、光学观测、火箭探测和无线电观测。地磁观测主要用到磁力仪和电场仪，磁力仪是测量磁场强度和方向的仪器的统称，电场仪将金属片的感应电荷转换为和电场成正比的电压量。
光学观测主要有光学干涉仪、激光雷达、极光光谱仪和全天空气辉成像仪，激光雷达自然就是向高空发射特定的激光了，对回波信息进行分析，例如后向散射系数、消光系数、谱线等，可以获得气溶胶、大气成分、温度、大气风场、金属层密度等信息。
火箭探测包括气象火箭和探空火箭，都是把探测大气温度、密度、气压等气象要素、以及电子密度、电场等物理数据的仪器通过火箭带到高空实地探测，在去除干扰后探测结果更加可靠，但仪器一般是一次性的。
无线电观测的仪器种类比较多，都利用到无线电波在高层大气中传播的特点，仪器主要包括GPS-TEC监测仪、MST雷达、电离层GPS-TEC闪烁监测仪、电离层高频多普勒、非相干散射雷达、高频相干散射雷达、流星雷达、闪烁体望远镜、甚高频相干散射雷达、电离层测高仪、行星际闪烁监测仪和宇宙线超中子堆。