黃廈千
任職時間（1944-1948）抗日戰爭爆發後，中央大學西遷至重慶沙坪壩。1939年黃廈千自美返國，受娉來中大執教，先後講授氣象觀測、天氣預報、高空探測、航空氣象等課程。
塗長望
任職時間（1949-1950）氣象學家。早年留學英國。回國後創建了中國科學工作者協會，並在重慶參與發起成立“九三學社”。建國後，先後任中央人民政府軍委氣象局局長、中央氣象局局長。
朱炳海
任職時間（1950-1958）教授，出生於1908年2月，1927-1931就讀於於中央大學地學系，畢業後在中央研究院氣象研究所工作5年，1936年受娉中央大學地理系，解放後，南京大學建立，擔任氣象系主任。主要著作：《天氣諺語》、《氣象學詞典》等。
徐爾灝
任職時間（1958-1970）1948年自英返國，受聘來中大氣象學系任副教授，先後開設動力氣象學、氣象統計等課。
黃士松
任職時間（1977－1983）南京大學教授，博士生導師，早期師從塗長望，曾任中國氣象學會名譽會長。主要研究方向為低緯大氣環流及東亞季風環流、災害性天氣氣候成因。
陸渝蓉
任職時間（1983－1984）南京大學教授，曾任南京大學黨委書記、南大校友總會會長，主要研究方向為：氣候變化、減災和防災、大氣能量平衡和水循環。
主要著作有：《地球水環境學》、《氣候學》。
伍榮生
任職時間（1984－1993）中國科學院院士，國家教育部大氣科學教學指導委員會主任，中國氣象學會理事長，國際動力氣象委員會中尺度工作組主席。1956年南京大學氣象系畢業。
倪允琪
任職時間（1993-1997）曾任中國氣象科學研究院院長，國家973“暴雨研究”項目首席科學家，中國氣象科學研究院研究員。長期從事氣候動力學和天氣動力學的研究工作，在國內是該學科的知名專家和學科帶頭人。
蔣維楣
任職時間（1997－1998，副主任，主持工作），南京大學教授，博士生導師主要研究方向為空氣汙染模擬與大氣環境研究。主要代表著作有：《空氣汙染預測與防治基礎》、《空氣汙染氣象學教程》、《邊界層氣象學基礎》。
談哲敏
任職時間（1998－2006）南京大學大氣科學系教授，博士生導師，國家傑出青年基金獲得者，全國優秀博士論文獲得者，中國氣象學會常務理事，主要從事中尺度動力學和數值模擬的教學與研究工作。
楊修群
任職時間（2006— ）南京大學大氣科學學院教授、博士生導師、災害性天氣氣候研究所所長、教育部“跨世紀優秀人才”、首批“新世紀百千萬人才工程”國家級人選、國家傑出青年科學基金獲得者、國家973項目首席科學家等。 王家梅 1955－1958
白 玲 1958－1961
張淑珍1961－1964
姚鶴年 1964－1973
謝家極 1973－1983
李可位 1983－1991
嚴伯平 1991－1993
王曉如 1993－2011
潘益農 2011-