Sau ngày đất nước hoàn toàn thống nhất, 30 tháng 4 năm 1975, Ủy ban Quân quản tại TP. HCM đã tiếp thu Nha Khí tượng Sài Gòn và thành lập Đài Khí tượng Thủy văn TP. Hồ Chí Minh, nay là Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ. Trong Đài có Phòng Nghiên cứu Khoa học về các lĩnh vực chuyên môn Khí tượng, Thủy văn và Hải văn.
Năm 1983, Phòng Nghiên cứu được tách ra khỏi Đài và xây dựng thành Phân viện KTTV tại TP. Hồ Chí Minh (là tiền thân của Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu ngày nay) theo Quyết định số 204/QĐ/TC ngày 29 tháng 6 năm 1983, trực thuộc Viện Khí tượng Thủy văn (Hà Nội) trong Tổng cục Khí tượng Thủy văn.
Nhân sự ban đầu được tuyển từ Phòng Nghiên cứu thuộc Đài Khí tượng Thủy văn TP. Hồ Chí Minh bao gồm 24 biên chế, hình thành nên hai phòng chức năng chính là Phòng Nghiên cứu và Phòng Hành chính Tổng hợp, và một Đội Khảo sát Khí tượng Thủy văn.
Trong thời gian đầu, cơ sở vật chất của Phân viện gồm 02 dãy nhà trệt được xây dựng từ thời Pháp thuộc, được tách ra từ Đài Khí tượng Thuỷ văn TP. HCM. Một dãy dùng cho phòng khách, phòng làm việc của Phân viện trưởng, của Phòng Hành chính Tổng hợp và Thư viện. Một dãy nhà dùng làm Phòng Nghiên cứu cho các bộ môn: Khí tượng, Thủy văn và Hải văn. Lúc này, Phân viện nằm trong môt khuôn viên thoáng mát, có cây thầu dầu nhiều năm tuối và vườn hoa kiểng trước các phòng làm việc để lại nhiều ấn tượng đáng nhớ trong mỗi cán bộ công chức thời đó. Cùng với 02 xe ô tô cũ (tiếp thu từ chế độ trước) gồm 01 xe GMC (loại 7 chỗ) dùng cho công tác khảo sát và đi thực địa, thực tế và 01 xe FIAT (loại 4 chỗ) dùng cho Lãnh đạo Phân viện.
Thiết bị in ấn khi ấy chỉ có 02 máy đánh chữ và 01 máy in roneo cũ kỹ. Tuy nhiên, các báo cáo khoa học và các thông báo Khí tượng Thủy văn định kỳ được in ấn, nhân bản nghiêm túc. Cho đến nay các tài liệu đó vẫn còn lưu giữ trong Thư viện, là những tài liệu quý giá để tham khảo cho thế hệ sau này.
Trong bối cảnh những năm 80, điều kiện làm việc còn nhiều thiếu thốn trong tình hình khó khăn chung của đất nước, song những con người đầu tiên đã đem hết tâm huyết góp sức xây dựng Phân viện nói riêng và sự nghiệp Khí tượng Thủy văn nói chung.
Do yêu cầu nghiên cứu KTTV phục vụ phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh thành vùng kinh tế trọng điểm phía Nam ngày càng bức xúc, Trung tâm Khí tượng Thủy văn phía Nam trực thuộc Tổng cục Khí tượng Thủy văn được thành lập trên cơ sở Phân viện KTTV tại thành phố Hồ Chí Minh theo Quyết định số 2465/QĐ/KTTV ngày 5 tháng 12 năm 1994, với 3 đơn vị là Phòng Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn, Phòng Thí nghiệm và Khảo sát, và Phòng Hành chính Tổng hợp. Đến tháng 12 năm 1995, Trung tâm KTTV phía Nam tiếp nhận thêm trạm Thực nghiệm KTTV Nông nghiệp Đồng bằng sông Cửu Long (tại phường Trà Nóc, quận Bình Thủy, TP. Cần Thơ) do Viện KTTV bàn giao.
Thực hiện Nghị định số 91/2002/NĐ-CP ngày 11/11/ 2002 của Chính Phủ, ngày 2 tháng 7 năm 2003, Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ký Quyết định số 824/2003/ QĐ-BTNMT về việc Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn phía Nam trở thành Phân viện Khí tượng Thuỷ văn phía Nam trực thuộc Viện Khí tượng Thuỷ văn.
Vì tính cấp thiết của công tác bảo vệ môi trường và phát triển bền vững tại các tỉnh phía Nam, ngày 14/7/2004 Phân viện KTTV phía Nam được đổi tên thành Phân viện Khí tượng Thủy văn và Môi trường phía Nam theo Quyết định số 17/2004/QĐ – BTNMT nhằm kết hợp nghiên cứu bảo vệ môi trường cùng với nghiên cứu về KTTV, tài nguyên nước và hải văn.
Năm 2001, được sự phê duyệt của Tổng cục Khí tượng thủy văn theo Quyết định phê duyệt thiết kế số 1098/QĐ – TCKTTV ngày 25/12/2001, Trung tâm KTTV phía Nam được xây dựng với kinh phí được duyệt là 11.554.136 triệu VNĐ, theo hợp đồng thi công số 541/HĐKT ngày 05/8/2002 với Công ty Xây dựng Thanh Bình thuộc Bộ Quốc phòng.
Ngày 12/8/2002, công trình tòa nhà bắt đầu xây dựng và nghiệm thu hoàn công vào ngày 01/8/2003. Như vậy, sau 20 năm, đến năm 2003, Phân viện mới có toà nhà khang trang như hiện nay. Toàn thể anh em vô cùng phấn khởi, cùng với tòa nhà là những trang thiết bị mới và tiện lợi như bàn, ghế, tủ, máy tính, âm thanh, ánh sáng, hội trường, thang máy…
Hiện nay, với đội ngũ gần 40 CBVC-NLĐ, trong đó có 03 Tiến sĩ, 06 Thạc sĩ, và 16 Cử nhân, Kỹ sư (bao gồm 5 học viên Cao học) nhiều năng lực và kinh nghiệm, Phân viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã và đang cống hiến tất cả khả năng và nhiệt huyết cho sự nghiệp xây dựng phát triển của đất nước.
*Thông tin được cập nhật đến tháng 8 năm 2018