连云港市气象局的组织架构主要包括三个核心职能部门：办公室，负责日常行政管理工作；业务法规处，负责气象业务的法律和规章制度制定；以及人事教育处，负责人力资源管理和专业人员的培养。
在直接附属的事业单位方面，连云港市气象局拥有四个重要的组成部分：气象台，承担气象观测和预报任务；气象科技服务中心，提供科技支持和服务；雷电监测与防护中心，致力于雷电灾害的预防和应对；以及核算中心，负责财务管理和数据核算。
在地域管理上，市气象局管辖着赣榆、东海、灌云、灌南四个县级气象局以及连云区气象局，形成了一套完整的区域气象服务体系。
在基础设施方面，连云港市的基础气象业务网络由市气象台和七个观测站点组成，包括赣榆、灌云的国家级一级站，以及新浦、西连岛、东海、灌南的国家级二级站，以及专门的花果山新一代天气雷达站。
全市气象系统的人员构成十分专业，现有167名员工，其中在职119名。高级技术职务有9名，中级技术职务42名，显示了较高的专业素质。此外，本科以上学历的人员占比达到33%，显示出对教育和知识的重视。