香港天文臺（簡稱天文臺；英語：Hong Kong Observatory，簡稱HKO）是商務及經濟發展局（前經濟發展及勞工局）轄下的部門，也是世界氣象組織成員，專責香港的氣象觀測、地震、授時、天文及輻射監測等工作，并向香港公眾發出相關的警告。現任天文臺臺長為林超英。

香港天文臺坐落在尖沙咀的一個小山頭上，是規則的雙層建筑。它始建于1883年，1984年正式成為監測香港天文的中心。游客集體參觀需事先與天文臺聯系。 香港天文臺總部設于九龍彌敦道134A號，建于1883年，建筑物本身已被列古物古跡辦事處列為香港法定古跡，每年3月都以舉辨開放日來慶祝該月23日的世界氣象日。天文臺道亦因香港天文臺的建造而得名。

香港天文臺原隸屬經濟發展及勞工局，2007年7月1日決策局重組后劃入新成立的商務及經濟發展局。

香港天文臺隸屬于香港政府，負責天氣預測、發出熱帶氣旋警告及提供其他氣象學與地球物理學服務。天文臺自1883年設立以來，迄今已逾百年。早期的工作包括從事氣象和地磁觀測、根據天文觀測報導時間和發出熱帶氣旋警告等。當時天文臺在九龍尖沙咀警署嗚炮向市民發出熱帶氣旋警告。這些有價值的工作受到廣泛好評，且于1912年獲得英皇佐治五世頒賜“皇家天文臺”的新稱號。熱帶氣旋警告業務是天文臺的一項重要工作。為提供警告業務，天文臺利用從各方面和廣泛區域搜集得來的資料，其中包括船只、浮標氣象站、飛機、陸上氣象站，以及氣象衛星等。該臺還設有記錄長周期震動的地震儀。同時，在不同地質地點，裝置了兩個強震加速儀。該臺也參與太平洋區的海嘯警告系統，并代表香港參加東南亞區域地震臺網，還與國際組織合作在香港進行重力測量。 在水文氣象學方面，天文臺設有約90個雨量測量站，負責報告每日或每月的雨量記錄，并以磁帶記錄了超過30年的雨量資料。該臺與土力工程處合作，使用40多個自動雨量器，記錄特定地點的15分鐘雨量，并即時用電腦把資料收集和貯存起來。還在香港較偏僻的地區增設了20個自動雨量器，將測量網范圍擴展至全港各區。在海洋學方面，天文臺利用電腦模擬風暴由大海推動水流至近岸水域的情況，研究風暴潮造成的影響。一個由8個測潮器組成的監測網不斷監測香港潮水漲退情況，所得記錄經分析后用以斷定分潮數值。出版香港潮汐表供市民購用。橫瀾島海面的一部超聲波海浪計自1981年起錄取海浪資料。香港天文臺也發展各種數值模式，用于預測南海及香港海域出現的海浪及涌浪。該臺印行每日、每月和每年的氣象觀測摘要，供海外氣象和研究機構，以及香港工程與建筑行業作研究和設計工作的參考。自60年代起，香港天文臺開始監測大氣層、雨水及食用水的放射性含量。

在1987年，監測工作擴展為一項環境輻射監測計劃，該計劃的目的在于提供大亞灣核電站投產前和投產后的放射性水平資料。一個位于天文臺總部的輻射監測與評估中心在1990年設立，一個向中心報告環境劑量率及氣象參數的早期警報網在1992年之前全面運作。該臺使用銫原子鐘確定香港的時間標準，并根據聯邦科學理事會轄下亞太區度量衡計劃規定，經常進行調校以維持時鐘的準確性。為了監察香港附近的地震活動，天文臺分別在尖鼻咀、元五墳及長洲設有3部記錄短周期震動的地震計。該臺通過多種途徑進行天氣觀測。專業人員在天文臺總部、啟德機場、京士柏及長洲進行各種氣象要素的地面觀測工作。天文臺分別在赤鮎角、沙田、流浮山、打鼓嶺、大埔、將軍澳、西貢、青衣、屯門、黃竹坑及橫瀾島設立了自動氣象觀測站。并與廣東省氣象局合作，在大嶼山以南40公里的一個名為黃茅洲的小島上，設立了一個以太陽能為動力的自動氣象觀測站。熱帶氣旋中心進入香港約500公里范圍后，天文臺設在大老山頂的雷達，便可探測出其位置并不斷追蹤其動向。

香港成為英國殖民地以后，因為香港的地理位置適合研究臺風等氣象，1879年英國皇家學會建議在香港設立氣象觀測臺。當時在東亞，只有上海徐家匯、馬尼拉、北京及荷屬印尼雅加達四處有專業的氣象觀測臺。前兩者是由耶穌會修士運作，而香港正好位于二者之間。由于臺風常對香港造成破壞，香港政府亦支持皇家學會的建議。1883年夏季，香港天文臺正式創辦，杜伯克博士（Dr.Doberck）任天文臺首長天文司。香港天文臺最初的職責包括：授時、氣象、磁場及水文觀察，與天文毫無關系，可是當時負責翻譯的華人卻錯譯為“天文臺”，一直沿用至今。1912年，英皇喬治五世對香港天文臺頒賜皇家香港天文臺（英語：RoyalObservatory）的稱號，直至1997年7月1日香港特別行政區成立為止。 天文臺在1948年加入國際氣象組織（世界氣象組織前身），開始進一步使用高技術的儀器進行天氣預測，天文臺于1949年開始利用無線電探空儀及雷達探空系統預測氣象資料，并于1959年引入第一座天氣雷達。于1964年后接收極軌衛星的自動圖像傳送信號。1973年，香港天文臺首部電腦系統啟用，在兩年后的1975年，天文臺使用世界氣象組織的全球電信系統，建立了三組專用電路交換氣象資料，包括香港至東京（1969年）、香港至曼谷（1970年）及香港至北京（1975年）。

香港天文臺提供各方面的氣象服務。其天氣預測總部負責發出香港天氣預測，提供給報界、電臺、電視臺及有關政府部門。