1953年8月，气象台站从军队转为地方建制后，肇庆市气象部门的领导体制与机构设置进行过多次调整。广东省肇庆市气象局(台)成立于1958年9月24日，既是肇庆市人民政府主管气象工作的职能部门，又是广东省气象局下属单位，实行上级气象部门为主与本级人民政府双重领导的管理体制（简称“双重领导、部门为主”）。按照局台分设的原则，独立设置市气象台，广东省肇庆市气象局不再加挂市气象台牌子。

    广东省肇庆市气象局内设机构4个：综合办公室、业务管理科、组织人事科、监督管理科；下属正科级国家气象事业单位4个：肇庆市气象台、肇庆市气象服务中心、肇庆市气象综合保障中心（肇庆天气雷达站）、肇庆市生态与农业气象中心（西江流域气象防灾中心、肇庆市气候变化中心）；下属正科级地方气象事业单位4个：肇庆市突发事件预警信息发布中心（肇庆市气象影视中心、肇庆市寒冷灾害防御中心）、肇庆市人工影响天气中心、肇庆市防雷减灾管理中心、肇庆市防雷设施检测所；下属副科级地方气象事业单位2个：肇庆市防雷设施检测所鼎湖区分所、肇庆市防雷设施检测所大旺分所。管辖高要、四会、广宁、怀集、封开、德庆等6个县（市、区）气象局。全市建成以6个地面气象观测站、3个农气观测站、2个回南天观测站、1个生物舒适度观测站、1个酸雨观测点、3个土壤湿度观测站、4套闪电定位仪、3个GPS/MET水汽观测站、21套能见度观测仪、176个区域自动气象站和新一代多普勒天气雷达等组成的种类比较齐全的现代综合气象监测网。