Trên cơ sở định hướng đó, các nhiệm vụ chính của ngành tập trung xây dựng Chiến lược phát triển ngành KTTV đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 và Kế hoạch triển khai Chiến lược phát triển ngành KTTV đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045; Xây dựng Đề án hiện đại hoá ngành KTTV đến năm 2025; Quy hoạch mạng lưới trạm KTTV quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050; Nâng cấp hệ thống công nghệ thông tin (CNTT): tăng năng lực tính toán hiệu năng cao (HPC), ảo hóa cơ sở hạ tầng CNTT, tăng cường bảo mật dữ liệu, hệ thống sao lưu dữ liệu, theo dõi sự cố, kiểm soát hoạt động. Số hóa toàn bộ kho tư liệu KTTV; xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu KTTV quốc gia tập trung, đồng bộ, hiện đại, sử dụng các công nghệ dữ liệu lớn (Big data), trí tuệ nhân tạo (AI) và các kiến trúc của khoa học, công nghệ 4.0 để quản lý, khai thác, chia sẻ và thực hiện dịch vụ KTTV.

Tiếp tục đầu tư phát triển mạng lưới trạm quan trắc KTTV theo Quyết định số 90/QĐ-TTg ngày 12 tháng 01 năm 2016 của Thủ tướng Chính phủ theo hướng hiện đại hóa, tự động hóa thông qua hình thức đầu tư công kết hợp với hình thức xã hội hóa. Hoàn thành lập Quy hoạch mạng lưới trạm KTTV quốc gia thời kỳ 2021- 2030, tầm nhìn đến năm 2050 và tổ chức triển khai thực hiện Quy hoạch mạng lưới trạm KTTV quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050. Tích hợp, lồng ghép mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia với mạng lưới trạm KTTV quốc gia để giảm bớt sự đầu tư chồng chéo, không hiệu quả;  Đưa vào hoạt động chính thức và khai thác có hiệu quả các trạm ra đa thời tiết, trạm định vị sét, các trạm KTTV tự động được đầu tư từ các dự án ODA và dự án đầu tư sử dụng vốn đầu tư phát triển nguồn ngân sách nhà nước. Đảm bảo duy trì hoạt động ổn định cơ sở dữ liệu tập trung (CDH), tích hợp công cụ vào CDH và xây dựng giải pháp, công cụ tích hợp số hồ chứa, số liệu quan trắc từ các đơn vị ngoài Tổng cục KTTV vào CDH.