Trạm Khí tượng thủy văn Đông Bắc, tiền thân là Đài Khí tượng và Địa từ Trung ương, được xây dựng theo kiến trúc Pháp từ năm 1902, trên đỉnh đồi thiên văn thuộc phường Phù Liễn (quận Kiến An, TP Hải Phòng).
Từ năm 1902 đến 1945, nơi đây là trụ sở chính của Sở Khí tượng và Đài trung tâm Khí tượng Đông Dương. Đài đã thiết lập mạng lưới các trạm quan trắc khí tượng bề mặt để nghiên cứu khoa học liên quan các hiện tượng khí quyển, địa từ, địa chấn... Đồng thời thu thập, nghiên cứu các tư liệu từ các trạm trong mạng lưới khí tượng Đông Dương nhằm xác định các áp thấp khí quyển và bão để báo tin cho hàng hải.
Năm 1976, Đài được đổi tên thành Đài Khí tượng thủy văn Phù Liễn, quản lý công tác điều tra cơ bản, nghiên cứu dự báo phục vụ khí tượng thủy văn, hải văn, khảo sát và kiểm soát môi trường không khí, nước. Năm 1995, Đài Khí tượng Đông Bắc được thành lập, hợp nhất 5 đài khí tượng thủy văn gồm: Hải Phòng, Hà Bắc (Bắc Ninh, Bắc Giang), Cao Bằng, Lạng Sơn và Quảng Ninh.
Năm 2018, Tổ chức Khí tượng thế giới công nhận Trạm Khí tượng Phù Liễn là trạm khí tượng trên 100 năm tuổi.
Trong khuôn viên đài, có nhiều thiết bị phục vụ các hoạt động điều tra cơ bản về khí tượng, thủy văn, hải văn, môi trường truyền thống.
Bên cạnh đó, nhiều thiết bị hiện đại được lắp đặt tích hợp đo một số chỉ số về thời tiết, môi trường.
Từ năm 2012-2017 Đài được Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia triển khai dự án "Hiện đại hóa hệ thống dự báo và cảnh báo thiên tai" tại Đài Khí tượng thủy văn Đông Bắc bằng vốn ODA của Hàn Quốc và Nhật Bản. Trong đó, có trạm Rada thời tiết cao 7 tầng với nhiều thiết bị hiện đại.
Đại diện Trạm rada thời tiết Phù Liễn cho biết, cán bộ luân phiên trực 24/24h tại trạm kể cả ngày nghỉ lễ, Tết Nguyên đán để truyền thông tin thời tiết kịp thời về Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia.
Trạm rada thời tiết Phù Liễn được lắp đặt với nhiều thiết bị hiện đại, có khả năng quét với bán kính hàng trăm km. Từ đó có dữ liệu, phân tích để đưa ra dự báo thời tiết chính xác.