台湾长年颱风为患，兰屿是颱风侵袭的最前哨，为加强布建测候网，于1940年1月成立“台湾总督府气象台红头屿测候所”，大武与新港亦同时成立。台湾总督府气象台派川赖二郎、田边三郎及书记津崎等三人，于该年5月左右由新港渔港搭渔船前往红头屿设站，北方岬角设有灯塔之附近原为预定地点，勘查结果因质疑风力观测之客观性，确定原预定观测点不适设站后返北陈报，约一个月后增派总督府建筑师同行，再度前往候补地点之红头屿中部山头，经由当地驻在所（派出所）的协办，徵用十数名少数民族为服勤团队，以山刀辟路，在海拔约300米处整地，风力观测建在山顶，迄至1941年曆时二年始完成创设工程，观测工作自1942年1月开始正常运作。离岛创站艰辛，除交通与生活资源运补艰难不便外，并受疟疾与恙虫等风土病威胁，设站初期医药尚落后，该站技手大成正文（1944年）、田村正义（1945年）均因先后罹患恙虫病殉职。

1945年10月25日台湾光复。台湾行政长官公署于1946年10月以「致酉马署财字第35959号」电令台湾省气象所接收该站。台湾省气象所随即派主任林秉衡、职员张锦迪、谢鲤珠等三人于1947年初接管，站名全衔改称为「台湾省气象局兰屿测候所」，该所于第二次世界大战期间曾因遭受盟军飞机轰炸，接收当时几乎已变成废墟，观测设备亦老旧不堪使用，整体环境经整修与仪器设备整补后，始于1947年7月1日起恢复地面气象观测。

1940.01成立台湾总督府气象台红头屿测候所。

1942.01开始正常运作。

1947改称台湾省气象局兰屿测候所。

1948.01改制为台湾省气象所兰屿测候所。

1965.09.01改制为台湾省气象局兰屿测候所。

1971.07.01恢复建制为台湾“中央气象局”兰屿测候所。

1976.11.10改称为台湾“中央气象局”兰屿气象测站。

1989.08.01更名修正为台湾“中央气象局”兰屿气象站。

地面气象观测：利用地面气象自动测报系统，每日定时实施气压、气温、风向、风速、湿度、云、天气现象、降水、日射、日照、能见度、蒸发量、等气象要素观测，其中除了云、天气现象、蒸发量及能见度为人工观测外，其他项目均采自动化观测，并经由局区域网路路系统，将蒐集资料及每三小时电码传送本局，以供天气预报及分析之需要，同时透过查询工作站方式统计气候资料。

地震观测：本站设有SMA1强震加速度仪、A-900强震仪，遇地震时，立即传输本局地震中心，以供研判发布地震讯息。

大气背景监测：为第二组第四科作兰屿地区大气成份监测分析。于1995年6月16日开始作业观测，以执行「气候变迁监测」计画。监测项目有一氧化碳CO、二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、臭氧O3、一氧化氮NO、二氧化氮NO2及氮氧化合物NOx分析、紫外射线分析UVA-1、UVB-1及全辐射观测。

天气预报：转报由气象预报中心、海象测报中心，发布之各类天气预报及特报、潮汐资料。

各种天气预报、警报资料之查询。

颱风季节期间将颱风讯息、颱风警报单主动提供给各有关单位。

随时将各种天气预报资料、与突变天气、地震讯息供应兰屿地区新闻、广播媒 体。

将台湾“中央气象局”气象预报中心发布月长期预报、季长期展望、豪大雨、低温特报等提供给各相关单位及媒体。

应民众之需求提供各种气象资料申请服务。

应各政府机构之计画、研究等特定需求，提供相关气象资料。

应各防救灾单位等特定需求，提供即时气象资料、豪大雨特报。

协助兰屿乡各机关、学校办理有关气象科学之教学活动。

辅导、协助各机关、学校筹设气象观测设备及作业。

不定期应各机关、社团、事业单位等之邀请，派员讲授认识气象、地震宣导与防灾课程。

不定期接受来访有线电视台、广播电台、报社等之现场直播及採访。

接待各机关、学校、社团等之参观。

提供台湾“中央气象局”印製各类防震、气象宣导品免费供各界索取，加强防震、气象灾变宣导工作。