В 1958 г. на географическом факультет ПГУ была открыта специализация по метеорологии, а в 1960 г. основана кафедра метеорологии. Возглавлял ее (до 1967 г.) кандидат географических наук, доцент А. С. Шкляев (1919–1987 гг.), ставший впоследствии доктором географических наук, профессором, заведующим кафедрой гидрологии суши, деканом географического факультета, проректором по научной работе. Первыми преподавателями кафедры были профессор С. Н. Лаптев, внесший значительный вклад в историю метеорологических наблюдений на Урале, Камчатке, а также сотрудники гидрометслужбы Е. Ф. Зубков, Г. И. Куликов, инженеры гидрометобсерватории (ГМО) С. Х. Куликова, М. В. Муравейская, имеющие большой опыт практической работы.
В 1962 г. при кафедре было организовано Учебное бюро погоды (УБП), которое возглавила инженер ГМО Е. Н. Михайленко. УБП функционирует и в настоящее время, помогая студентам в приобретении практических навыков работы инженера–синоптика.

С 1967 по 1975 гг. кафедрой заведовал доцент Г. И. Куликов — один из видных ученых в области теоретической метеорологии, автор учебного пособия «Динамическая метеорология».

В период с 1975 по 1989 гг. заведующим кафедрой был М. С. Ахметов.

Коллектив кафедры, 1987 г.
Слева направо: сидят: Л. С. Шкляева,М. С. Ахметов, И. Я. Аликина, Е. Б. Бравая.
Стоят: Э. В. Сильченко,В. Г. Дружинина, Н. А. Калинин, Л. Н. Ермакова, В. А. Шкляев.

С 1 июля 1989 г. кафедрой заведует выпускник кафедры профессор Н. А. Калинин.

С 1996 г. кафедра начала подготовку специалистов в области экологии атмосферы, в связи с этим разработаны новые курсы и программы к ним, изменено название кафедры — с этого периода кафедра носит название «Метеорологии и охраны атмосферы».

Условия обучения студентов кафедры максимально приближены к производственным и позволяют студентам успешно проходить производственную практику, а выпускникам кафедры быстрее адаптироваться на начальном этапе работы в системе гидрометслужбы.

Кафедра сотрудничает с кафедрами метеорологии Казанского, Московского, Саратовского, Томского университетов, Российским государственным гидрометеорологическим университетом (Санкт-Петербург), Гидрометеорологическим научно-исследовательским центром России (Москва), Институтом радарной метеорологии (Санкт-Петербург). Студенты кафедры проходят производственную практику в Уральском, Верхне-Волжском, Приволжском, Обь-Иртышском, Северном, Северо-Западном Управлениях по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, в Гидрометцентре России, в центральных аэропортах России, отделе метеорологических прогнозов Пермского Центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ЦГМС), аэрологической станции Пермь–Бахаревка, авиационной метеорологической станции гражданской (АМСГ) аэропорта Большое Савино (Пермь), а также в других городах, где имеются станции, обслуживающие аэропорты.

Научные исследования на кафедре Метеорологии и охраны атмосферы выполняются в рамках темы: «Исследования, мониторинг и прогноз состояния атмосферы и изменений климата».
На кафедре научная работа ведется по следующим научным направлениям:
Энергетика циклонов умеренных широт. Профессор Н. А. Калинин, доцент А. Л. Ветров.

Исследование опасных явлений погоды с использованием радиолокационных, радиозондовых и станционных измерений. Профессор Н. А. Калинин, доцент А. А. Поморцева.

Исследование почвенно-климатических факторов продуктивности сельскохозяйственных культур. Доцент Л. Н. Ермакова.

Моделирование переноса загрязняющих веществ в атмосфере и оценка его воздействия на элементы природной среды. Профессор В. А. Шкляев, доцент Т.В. Костарева.

Исследование элементов климата на Урале. Профессор В. А. Шкляев.