氣象火箭可以說是探空火箭的一種衍生。它的主要作用是探測高層大氣物理特性及現象。一般來說，氣象火箭的探測範圍主要在探空儀高度以上，人造衛星高度以下，大約在30～100千米之間。
據了解，氣象火箭的探測方法多種多樣：其中有的是利用裝在火箭上的感應氣壓、溫度、濕度等的儀器，將飛行中測得的資料用無線電發送到地麵；有的在高空彈出帶有降落傘的測量儀器，來測定高空氣壓、溫度、濕度等要素；有的由火箭在空中彈出金屬箔條、化學發光物質等示蹤物，以便地麵追蹤，從而測定高空風及亂流等；還有依靠在地麵接收火箭攜帶的儀器從空中發出的電波、聲波等，通過分析來研究大氣結構；也有利用氣象火箭在高空對空氣成分取樣來進行研究。
運用氣象火箭探測大氣的方法有4種：一是火箭在上升途中運用其所帶的儀器直接測量，這種方法出現在早期，現在已經被淘汰了；二是火箭在上升時，可以按時將其攜有的儀器分開，儀器再依靠降落傘緩慢下降，自動測量；第三種就是火箭在上升或下降時，陸續釋放出不同的儀器，這些儀器將所測的溫度、濕度、氣壓和風向的數據，通過無線電發射機準確地發回地麵，有的是各種跟蹤物，如金屬絲、無聲榴彈、帶反射靶的氣球帶等，用以測量不同高度的風速、風向；最後一種是取樣瓶，即在取得空氣樣品後，返回到地麵。