ปี พ.ศ. 2494 กรมอุตุนิยมวิทยาได้ก่อตั้งสถานีตรวจอากาศ ภายใต้ชื่อ สถานีตรวจอากาศอุบลราชธานี สังกัดกองตรวจอากาศ กรมอุตุนิยมวิทยา

ในปี พ.ศ. 2507 ได้ยกฐานะ สถานีตรวจอากาศอุบลราชธานีขึ้นเป็น “กองพยากรณ์อากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ” โดยให้ขึ้นตรงต่อกรมอุตุนิยมวิทยา

ในปี พ.ศ. 2517 กรมอุตุนิยมวิทยา ได้นำเอาระบบการจำแนกตำแหน่ง (Position Classification) มาใช้จึงกองพยากรณ์อากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มาสังกัดกองพยากรณ์อากาศ และเปลี่ยนใหม่เป็น ศูนย์พยากรณ์อากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ

ปี พ.ศ. 2531 กรมอุตุนิยมวิทยา ได้จัดทำแผนอัตรากำลัง 3 ปี (2531 – 2533) หน้าที่และความรับผิดชอบของศูนย์พยากรณ์อากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือมีมากขึ้น เพื่อความเหมาะสมและสอดคล้องกับงานที่ปฺฎิบัติ จึงได้มีการปรับปรุงส่วนราชการอีกครั้ง โดยเปลี่ยนชื่อหน่วยงานเป็น “ศูนย์อุตุนิยมวิทยาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ”

ปี พ.ศ. 2535 กรมอุตุนิยมวิทยา ได้ยกฐานะศูนย์อุตุนิยมวิทยาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เทียบเท่ากอง ขึ้นตรงต่อกรมอุตุนิยมวิทยา โดยมี่สำนักงานอยู่ที่ชั้น 2 อาคารท่าอากาศยานอุบลราชธานี ในกองบิน 21 

ปี พ.ศ. 2537 ศูนย์อุตุนิยมวิทยาภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้รับเงินจัดสรรงบประมาณในการก่อสร้างอาคารสำนักงานใหม่ในวงเงิน 5,440,000 บาท ในบริเวณท่าอากาศยานนานาชาติอุบลราชธานี โดยตั้งอยู่ตรงข้ามกับอาคารท่าอากาศยานนานาชาติอุบลราชธานี ในเนื้อที่ 4,700 ตารางเมตร หรือที่ ละติจูด 15 องศา 14 ลิปดา 37 ฟิลิปดาเหนือ ลองจิจูด 104 องศา 52 ลิปดา 29 ฟิลิปดาตะวันออก

ปี พ.ศ. 2552 กรมอุตุนิยมวิทยา ได้แบ่งส่วนราชการตามกฎกระทรวง โดยแยกศูนย์อุตุนิยมวิทยาภาคตะวันออกเฉียงเฉียง ออกเป็น 2 ศูนย์ตอนบนและตอนล่าง จึงเปลี่ยนชื่อหน่วยงานเป็น “ศูนย์อุตุนิยมวิทยาภาคตะวันออกเฉียงเหนือตอนล่าง” ขึ้นตรงต่อกรมอุตุนิยมวิทยา กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร จนถึงปัจจุบัน

ทำเนียบผู้บริหาร ศูนย์อุตุนิยมวิทยาภาคตะวันออกเฉียงเหนือตอนล่าง