Oddělení meteorologie a klimatologie (OMK) zajišťuje správu sítě dobrovolnických klimatologických stanic v regionu, tj. zakládání stanic, optimalizaci jejich rozmístění, odbornou údržbu, inspekce, kontrolu a digitalizaci naměřených hodnot a dále odbornou interpretaci získaných dat v posudkové a informační službě.
Vedoucí oddělení: RNDr. Filip Chuchma
Území pobočky odpovídá zhruba bývalému Jihomoravskému kraji. V současnosti tedy pokrývá Jihomoravský kraj, část Zlínského kraje a část kraje Vysočina. Přesněji jsou hranice mezi pobočkami ČHMÚ tvořeny rozvodnicemi, které vymezují ucelená povodí. V současnosti se meteorologická měření v rámci pobočky provádí na 145 stanicích.
Oddělení meteorologie a klimatologie pobočky Brno významné postavení v tvorbě a analýze tzv. denních technických řad základních meteorologických prvků a jejich matematicko-statistickému vyhodnocování.