一、地面观测
1956年9月，县气候站建立后，每天四次定时(1、7、13、19时)观测，二次定时(7、13时)向省气象台编发气象电报。观测项目有：气温、湿度、风向、风速、降水、云状、云量、能见度、天气现象、蒸发、雪深、日照、地面状况等。1957年8月，增加地温观测。1958年1月，增加冻土观测，10月增雨量报。1959年增加气压观测，增发航危报，定时发往省气象台及南京、肥东、安庆等地。同年4月，增加深层地温观测和温度、湿度、气压自记观测。1960年，基本气象改为每天2、8、14、20时四次观测。1964年5月，增加中小尺度天气系统观测。1971至1982年，增向佛子岭水库发报。1975年1月起，开展台风气象服务及预防工作，并开展地电、暴雨试验观测。
观测仪器除各种温度表外，尚有虹吸式雨量计、小型蒸发皿、气压表、气压计、EL型电接风向风速仪、熊猫牌10倍望远镜、冻土器、地温表等。1984年3月，配备Z—80型气象传真收片机一台，用于气象预报。1986年10月配备PC—1500袖珍计算机一台，用于气象观测和发报，实现地面测报自动化。
二、天气预报
1958年9月，县气候站开始气象预报，主要对合肥中心气象台发布的气象预报进行单站补充订正。
80年代后，县气象站基本形成使用单站气象资料、简易天气图、气象传真图、MOS预报等较为完整的天气预报系统。预报方法有：六·五图、六线图降雨预报模式，数理统计方法建立的预报方程，数轴编码法，综合概率法，周期分析法，利用传真机接收天气图、物理量制作暴雨模式预报方程和晴雨预报方程等。
县内天气预报均由县广播站播出，灾害性天气预报，随时用电话向县委、县政府汇报，通知有关单位和部门。50和60年代，县气候站在汽车站、县城街道十字道口、县委招待所等处悬挂天气预报牌。1975年气象站成立预报组，每日早、晚将天气情况交由县广播站向全县发布。1985年起，开展有偿气象服务，至1987年，服务单位达137个。1987年6月，建成高频电话天气警报网，改进气象服务手段，提高了气象服务质量。
三、农业气象
1958年，县气候站开始进行农业气象观测试验，由地面观测员兼任。主要开展农作物物候期及目测土壤湿度观测，制作报表上报省气象局，1966年停止。1980年，县气象站恢复农业气象工作，成立农业气象组，先后配备专职农业气象员4人，进行农业气象观测。1981年县气象站被列为国家农业气象基本观测站之一。主要观测双季稻、油菜生育期生育状况，气象灾害及病虫害发生、危害情况，法梧、刺槐、车前子、蒲公英、青蛙等物候期。并配合生产部门调查研究，开展气象现场服务。主要有每月气候与农情分析，低温阴雨情报，灾情报告，春季回暖日期及春播期等中长期天气预报，油菜籽及双季稻产量预报，双季晚稻及午季作物适宜播种期预报，秋季低温气温预报，双季稻及油菜全生育期间农业气候评价等。农业气象服务单位每年有20个左右。1983年，县气象站农气组被评为省气象系统先进集体。
此外，1960年石河公社曾建立气象哨，1962年拆除。1973至1980年，练潭、三河、徐河、金神、中义公社亦分别建立气象哨，至1984年，除三河气象哨外，其余拆除。气象哨主要为当地和全县气象观测提供补充资料。
四、气象资料
1975年起，县气象部门先后编印《桐城县农业气候手册》、《桐城农气》、《桐城县农业气候与区划》等资料无偿寄发给用户。其中《桐城农气》到1987年，共编印100余期。1982年县气象站始建资料室，配兼职资料员1人，负责收集、保管气象资料，并对外开展气象资料服务。至1987年，共积累了31年气象资料，并两次编辑出版。资料室有资料档案554卷2746册，气象科技资料165卷册，气象业务书刊217册。气象资料服务单位114个。