Modellene blir igangsatt ved hjelp av observasjonsdata fra radiosonder, værsatellitter og observasjoner fra værstasjoner. Siden observasjonene ikke er jevnt spredt over kloden blir observasjonene satt sammen med dataassimilasjon og objektive analysemetoder, som utfører kvalitetskontroll og danner observasjonsverdier i punkter som kan brukes av de matematiske algoritmene i modellen (vanligvis et jevnt fordelt grid). Data blir så brukt som utgangspunkt for varselet i modellen. Som regel blir et ligningssett kalt primitive ligninger. Disse ligningene blir satt igang fra analysedata og svaret deres gir en ny atmosfæretilstand en kort periode inn i fremtiden. Dette «svaret» blir så utgangspunktet for en ny utregning av ligningene, og en finner enda en ny tilstand for atmosfæren litt lenger frem i tid. Denne -prosedyren blir repetert kontinuerlig så langt frem en ønsker at modellen skal gå. Lengden på hvert tidsskritt er knyttet til den horisontale oppløsningen til modellen. Tidsskrittene i en global klimamodell kan være noen titalls minutter, mens de i regionale modeller kan være alt fra noen sekunder til et par minutter.