到1930年元旦，中央气象研究所正式绘制东亚天气图，并发布天气预报和台风预报，这是中国人独立自主预报天气的开端。
气象所成立当年，南京北极阁气象台建成，这是我国近代气象科学事业的发祥地，也是当时我国气象科学研究中心和业务指导中心。此间，他开展了天气预报业务，拟订了《气象观测实施规程》，统一了观测时制、风力等级标准、电码型式、天气现象的编码等，开展了气象资料整编的出版业务，先后出版了《中国之温度》《中国之雨量》《中国气候资料》以及《气象月报》《气象季刊》《气象年报》等。
1934年，他发起成立了中国地理学会。
这期间，军阀混战，炮火连绵，竺可桢在兵荒马乱中，克服艰难险阻，建立了气象站，同时改用国际通用标准，取消英制记录；坚持全国所有气象电报由中央气象台集中广播。
1937年，他去香港出席远东气象会议，因港督安排晚宴时将中国代表排在末尾，他认为是在故意损害中国国格，与另两名中国代表一起愤然离席，以示抗议。