建于1931年，原属于地学系。天文台的外观设计由建筑系关肇邺院士负责，在原来的气象台基础上增加了一层。为了安置测风仪和观察气象，1929年学校决定投资三万三千余元修建了气象台。为了提供最好的研究环境，清华依据国际标准条例配置仪器、设备，并向英、德、法、美等国着名的气象仪器公司购买精密仪器。当时气象台为一座八角形钢骨水泥高台，其内部直径２４英尺、高5层，每层各１５英尺，最下一层建于土山里，地上实际4层。建成后，台顶离地面一百多英尺，是当时清华校内最高的建筑物。1952年，因院系调整，气象系被并入北京