Архів зберігає:
матеріали спостережень з метеорології, агрометеорології, аерології, гідрології (поверхневі води суші), морської гідрометеорології, синоптики, гелiофізичних показників, зокрема актинометричних, теплобалансових, озонометричних, даних спостережень за атмосферною електрикою, хімічного та радіоактивного забруднення навколишнього природного середовища, а саме: атмосферного повітря та опадів, поверхневих і морських вод, ґрунту, інших параметрів стану довкілля в Україні та в інших країнах відповідно до міжнародних договорів;
облікові документи, довідковий апарат Архіву;
друковані видання, що доповнюють профільні документи НАФ.