自古以来，气候作为地球自然资源和自然环境的一个重要组成部分，它的任何变化，都会对自然、生态、经济和社会的各个方面产生重大的影响。为了得到更为精准的天气预报，气象学家们把数学物理方法引入了对天气的分析、预测，从而诞生了数值天气预报。人们在高性能计算机平台上，制作数值预报，也就是用计算机预测大气中阴晴雨雪、电闪雷鸣的万千世界。
所谓数值天气预报，就是利用计算机来计算天气，让计算机告诉我们风云变幻。由于大气运动遵循一些已知的物理定律，可将大气运动状态写成一组数学方程，给出这组方程的初值，也就是大气的当前状态，就可以求解出这组方程随时间变化的变量值，据此得到大气的未来状况。
那么数值天气预报具体是如何实现的呢？这就要从天体力学说起了。
从哥白尼、开普勒到牛顿，预报天文现象，逐渐形成了天体力学方法，这种方法建立在牛顿发现万有引力的基础之上。天体在这种力的作用下，遵循牛顿运动定律——力等于质量乘以加速度，就是我们在中学都学过过的基本物理定律。先根据天体的相互位置算出万有引力，这样就能算出天体运动的加速度，有了天体运动的加速度。
再根据观测知道的天体当前位置和当前移动速度，可以算出未来任一时刻，新的天体位置和在新的位置上的移动速度，这样一步一步地推算下去，就可以计算出天体运动的空间轨迹。人们设想用类似计算天体运动轨迹的方法，计算一个个空气质点的运动轨迹，由这些质点轨迹确定未来时刻的大气状态，从而预测出未来的“天气”，这就是数值天气预报的基本思想。
1904年挪威的贝杰克尼斯教授首次提出了数值天气预报的理论思想，认为人们完全可以通过求解一组支配大气运动变化的数学物理方程，“预知”未来的大气状态——“天气”。
但是，直到1916年以后，英国的理查逊博士第一次尝试实践贝杰克尼斯提出的“数值天气预报”理论，将预报区域划分为一个一个棋盘上的格子，将时间划分为一小段一小段的时间步长，如每步为一小时，然后一个个格子、一个个时间步长地计算，当时还没有电子计算器和计算机，只能靠手工计算器来完成所有的计算。
而且当时正值一战前夕，理查逊博士在前线当救护车的司机，只能利用从前线往返接送伤员的间隙，断断续续的进行他的科学计算。得出计算结果是伦敦地面的6小时气压变化为145百帕，而实际上伦敦那次的地面6小时变压几乎没有什么变化。再者，完成这一计算零零星星加起来大约花了他整整6个星期。这显然也没有“预报”的意义了。
1946年的2月14号，在这个浪漫的情人节过后，世界上诞生了第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”，它是由1.8万个电子管组成，是一台又大又笨重的机器，它的重量达30多吨，占地167平方米，但是它的运算速度达到了每秒5000次加法运算。参加了“埃尼阿克”研制工作的美国科学家冯诺伊曼立即想到把电子计算机用于数值天气预报的可能性。
新闻界对此非常敏感，美国《纽约时报》的记者立即发表题为“天气预报将来可以由电子计算机器制作完成”的文章。1950年，美国科学家查尼、费也托付、冯诺伊曼等三人，第一次成功地在计算机上算出了500百帕天气形势的24小时预报，第一次数值天气预报的成功，在当时的气象界轰动一时，它无论在数学上还是在大气科学上，都是一个划时代的标志。
理查逊获知这一消息后，立刻给查尼团队发去电报表示祝贺，认为这是一项巨大的科学进步。从此，数值天气预报开始正式进入到气象业务发展的进程。