该方向主要研究空间尺度在10 - 1000 km的天气现象的发生发展规律以及预报。这些天气现象包括龙卷、冰雹、雷暴、飑线等强对流天气系统，也包括台风、气旋等。强天气灾害通常是由这些天气现象造成的。
该方向使用卫星、雷达和常规观测资料以及数值模拟等方法研究形成这些天气系统的物理机制，也试图发展和使用最新的观测资料同化技术近一步提高天气尤其是强灾害性天气的预测。基于观测分析和数值试验研究中小尺度天气系统的热动力结构、发生发展机理、资料同化和可预报性。研究对象涵盖台风、梅雨、中尺度涡旋、中尺度对流系统（比如飑线）、超级单体、龙卷等高影响灾害性天气系统及其造成的暴雨、强风、冰雹、闪电等灾害性天气。
中小尺度气象学研究方向的教师包括：张庆红教授、孟智勇长聘副教授、聂绩研究员等。
