Công trình có diện tích 2ha tọa lạc trên núi Phù Liễn là nơi lưu giữ nhiều tư liệu có giá trị về lịch sử ngành thiên văn, khí tượng thủy văn Việt Nam nhằm phục vụ công tác nghiên cứu khoa học.
Công trình còn là nơi làm việc hàng ngày với nhiệm vụ thu phát tin dự báo khí tượng thủy văn vùng Đông Bắc Việt Nam tới các đài khí tượng tại Việt Nam, Lào, Campuchia và các trạm khí tượng quốc tế trong khu vực Đông Nam Á, châu Á - Thái Bình Dương để lập biểu, bản đồ thời tiết phục vụ hoạt động giao thông hàng hải trên biển Đông.
Ngày 25/4/1900, toàn quyền Đông Dương Paul Dumer đã ra Nghị định 421 cho phép xây dựng tòa nhà chính của Sở Khí tượng Đông Dương, đặt trên ngọn núi Phù Liễn, cách mặt biển 116m, cũng là trụ sở của Đài khí tượng Thủy văn Đông Dương.
Ngày 16/9/1902, Đài khí tượng và Địa từ Thủy văn đặt tại Phù Liễn chính thức được thành lập.
Thời bấy giờ, núi Phù Liễn là vị trí đắc địa phục vụ cho công tác nghiên cứu và dự báo khí tượng ở khu vực Đông Dương, gồm 12 trạm khí tượng, 29 trạm khí hậu. Đài tự hào là trung tâm nghiên cứu dự báo khí tượng thủy văn sánh ngang với đài khí tượng của Mỹ ở Manila (Philippines), đài khí tượng Tokyo (Nhật Bản). Ngày 5/11/1976, được đổi tên là Đài Khí tượng thủy văn Phù Liễn và tên gọi được giữ nguyên cho đến nay.
Năm 1963 đài được lập lại công tác dự báo thời tiết khu vực, năm 1970 lắp kính thiên văn quang học cỡ lớn và hiện đại nhất Đông Dương, năm 1978 xây nhà vòm thiên văn; đồng thời những năm này lập 9 trạm khí tượng, khí hậu và khí tượng nông nghiệp trực thuộc đài, trong đó xa nhất là trạm đảo Bạch Long Vĩ.
Cuối năm 2002, Bảo tàng Thiên văn Việt Nam tại Đài Khí tượng Phù Liễn được mở cửa đúng vào dịp kỷ niệm 100 năm thành lập đài. Tại đây lưu giữ nhiều văn bản, tư liệu quý tái hiện quá trình 100 năm hoạt động, phát triển của ngành khí tượng thủy văn, những thành tựu thiên văn Việt Nam, kết quả hợp tác với các nước bạn như Ba Lan, Pháp, Nhật Bản trong việc hiện đại hóa thiết bị theo dõi khí tượng thủy văn phục vụ công tác nghiên cứu khoa học và giáo dục truyền thống.
Hơn 100 năm phát triển, Đài khí tượng thủy văn Phù Liễn vẫn là niềm tự hào của người dân Hải Phòng bởi đây là trung tâm nghiên cứu dự báo khí tượng hàng đầu ở khu vực Đông Bắc Việt Nam, dự báo kịp thời các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như: bão, áp thấp nhiệt đới, lũ... trên biển, đặc biệt là cung cấp số liệu cho bản tin dự báo tổng hợp của quốc gia. Đó là công việc thầm lặng mà cao cả, góp phần không nhỏ trong việc phát triển kinh tế biển đảo, giữ vững an ninh và chủ quyền biển đảo phía Đông Bắc Tổ quốc.
Không chỉ là trung tâm nghiên cứu khoa học, Đài khí tượng Phù Liễn còn là điểm nhấn trên quần thể núi Kiến An, mang dáng dấp của một công trình kiến trúc Pháp, hòa trộn với các yếu tố phương Đông. Điểm nhấn kiến trúc là tòa nhà được xây bằng đá xanh, cửa chạm khắc các họa tiết trang nhã kiểu phương Tây, trong nhà có trụ hình khối cân xứng, tháp cao 6 tầng ở phần hậu, có cầu thang xoáy ốc dẫn lên đỉnh tháp đặt kính kinh vĩ điều chỉnh giờ địa phương, khu vườn khí tượng phục vụ cho việc quan trắc… Trong khi tòa nhà chính có phong cách kiến trúc phương Tây thì hệ thống cổng vào lại đậm nét kiến trúc “tam quan” của phương Đông: cổng Rồng, cổng Phượng…
Với những giá trị về lịch sử và kiến trúc, Đài khí tượng Phù Liễn cho đến nay vẫn là niềm tự hào của người dân đất Cảng, đồng thời còn là địa điểm tham quan thú vị mỗi khi du khách đến với thành phố nơi cửa biển./.
