本研究所前身为辽宁省气象科学研究所，成立于1973年，1987年改为沈阳区域气象中心研究所（东北大区），根据中国气象局与国家科技部关于科技体制改革的精神，于2002年组建为中国气象局沈阳大气环境研究所。

　　研究所是经中编办、科技部、财政部联合批准的国家级社会公益类科学研究所，位于辽宁省沈阳市交通发达的高新科技区。研究所定编50人，其中正研级科研人员定编10人，副研级科研人员定编20人，按非赢利性科研机构运行和管理。

　　研究所以大气环境质量预测、监测研究和生态环境气象为重点研究领域，从不同层次综合研究气候变化对区域生态环境的影响及其反馈作用，探讨大气环境质量的预测和预报及区域性大气污染调控技术，提出生态环境与大气质量的规划和整治方案，逐步发展成为生态环境气象和大气环境质量应用基础研究和应用研究以及人才培养基地。

　　研究所学术氛围浓厚、科研环境良好，具有360平方米的大气环境开放实验室。科研设施完善，配有遥感信息处理软件ER-MAPPER、ERDAS IMAGINE和地理信息系统软件ArcView；探测设备齐全，主要包括：极轨气象卫星接收处理系统、MODIS/EOS卫星接收处理系统、15座风能观测塔、生态遥感研究的全波段光谱观测仪、温度廓线仪和8台野外监测车等，并且在锦州生态气象业务监测站的基础上建设中国气象局沈阳大气环境研究所生态气象科研基地。

　　1987年以来，获国家科技进步二等奖 1 项，省部级科技进步二等奖 11 项，三等奖14项。1995年在全国科技大会上被评为运行绩效前300强研究与开发机构。近5年来，在国内外发表科研论文123篇，争取科研项目38项。

　　研究所建立了“开放、流动、竞争、协作”的用人制度，实行重贡献的三元分配制度（国家工资、岗位工资和绩效工资），以及工资收入与绩效挂钩的考核制度。

　　研究所目前有4名博士、4名硕士，11名科研人员在读硕士学位，形成了勇于改革、积极向上、崇尚创新的氛围。