水平范围小、生成时间短、天气变化剧烈的天气系统。中小尺度天气系统的水平范围一般为1～300公里，10公里以下的称为小尺度系统。如积雨云单体、龙卷等。10～300公里的称为中尺度系统。如飓风、中尺度高压、龙卷气旋等。中尺度天气系统的生存时间，一般只有几小时至十几小时，积雨云单体还不到一小时，除了水平尺度小、生命期短以外，中小尺度天气系统还有气象要素水平分布梯度大、铅直运动强、非地转平衡和非静力平衡等特征。中小尺度天气系统的天气现象激烈，如暴雨、冰雹、龙卷大风等。龙卷大风的风力可达每秒100～200米。比台风中的最大风力还大。暴雨是从积雨云中降落到地面的。积雨云是暴雨的最小天气系统，由于积雨云中有很强的上升运动（大于1米/秒）。能造成极强的降水，一个地点如连续有几个积雨云通过，在短时间内，可造成特大暴雨。如1975年8月5日上海一次大暴雨5小时左右降水量达266毫米，这次暴雨是由四块积雨云连续活动造成的，积雨云群是由中尺度天气系统产生的。它是构成中尺度暴雨系统的基本成分，中尺度天气系统是直接造成暴雨的天气系统。它的降水强度可达到或超过10毫米/小时，只要连续5小时的降水就可造成暴雨。中尺度天气系统是在天气尺度环流背景上发展起来的。它的上升运动达几十厘米/秒至1米/秒，水汽辐合要比天气尺度系统大一个量级，而且有明显的不稳定性，因而可产生强烈的暴雨，如1973年7月2日20时至3日2时，北京6小时降雨量达到92.8毫米是由四次中尺度系统引起的。

中小尺度天气系统的研究开展较晚。常规气象站网的分布远远不能满足要求。20世纪50年代至60年代，通过特别组织的密度大的地面和高空观测网，对中小尺度天气系统的特征和演变规律有了较清楚的认识，70年代后得到进一步发展。由于中小尺度天气系统的特殊性，许多描述天气尺度系统的热力学和动力学方程组已不能应用了。中小尺度天气学已成为近代气象科学的一个重要分支学科。