中小尺度天气系统是水平范围较小、生命期较短的天气系统，通常分为小尺度（数百米至数十公里、数十分钟至数小时）和中尺度（数十至三百公里、数小时至十余小时）两类，常见表现为
积雨云、
龙卷、
飑线等。其气象要素水平变化剧烈，常引发
雷暴、
冰雹等
强对流天气，铅直速度显著且不满足静力或地转平衡条件，需高密度观测数据支撑分析。
了解中小尺度天气系统的物理机制，对作好强对流灾害性天气预报和人工影响天气工作很重要。然而中小尺度天气系统不是孤立的，它是在较大尺度天气系统的背景上活动的，它的发生发展同一定的环流背景和天气尺度系统的天气条件有关，同时它又对天气尺度天气系统有反馈作用。这是大气中各种不同尺度的天气系统间相互作用的一个复杂问题。
从20世纪60年代以来，随着气象测站的增密和
气象雷达、
气象卫星等新技术的应用，中小尺度天气系统的分析研究有了很快的进展，在数值模拟（见
大气运动数值试验）和预报方面也取得显著成就。
2026年，我国成功研发基于
风云气象卫星数据的深度扩散模型，将
强对流天气的
临近预报有效时长延长至4小时。这标志着我国在利用自主卫星数据开展智能天气预报方面取得关键突破，可为暴雨、雷暴、短时大风等强对流天气的监测预警提供更提前、更精准的预报支撑。
例如积雨云、龙卷等；水平范围为几十至二、三百公里，生命期约一到十几小时的天气系统，称为中尺度天气系统，如飑线、雷暴高压、
中尺度低压等。对中小尺度天气系统的研究，是在分析暴雨、冰雹、龙卷等
强对流天气中发展起来的，研究成果对预报上述灾害性天气具有重要的意义。此外，山谷风、海陆风等局地环流，由于水平范围在一二百公里以内，有明显的昼夜变化，同中尺度天气系统的时空尺度相当，也可划分在中尺度天气系统范围内。但其性质与上述的中尺度天气系统有本质上的区别。
中小尺度天气系统除尺度小、生命期短以外，最主要的特点是气象要素的水平变化很大，因此所产生的天气远比锋面（见锋）、气旋等天气尺度系统剧烈。如飑线过境时，瞬时气压变化每分钟几乎可达1百帕,温度变化每15分钟可达10°C；风速可大到几十米每秒，铅直速度一般可达1～10米/秒,甚至曾观测到50米/秒以上的情况（大尺度天气系统一般为几厘米每秒），和水平速度同量级；铅直方向上的气压梯度力和向下的重力不平衡，即不满足静力平衡，水平
地转偏向力和
水平气压梯度力也不平衡，即也不满足地转平衡，水平加速度和水平地转偏向力、水平气压梯度力同量级，造成风和等压线不平行（见大气中的作用力、大气运动的平衡状态）。由于中小尺度天气系统的这些特点，在进行中小尺度天气系统的天气分析时，要求有时空分布更为稠密和更加准确的探测资料。