2月10日，姚俊强团队联合国内外多家研究机构在国际地学顶级期刊Earth-Science Reviews发表题为“Recent climate and hydrological changes in a mountain-basin system in Xinjiang,China”的系统性综述论文。该成果可为气候变化背景下新疆地区水文水资源和生态环境影响的综合评估提供科技支撑。
3月9日，新疆气象局科技与预报处组织召开新疆区域高分辨率数值预报系统睿图-中亚v2.0系统业务准入评审会。专家认为符合业务准入要求，同意通过业务化评审。
4月28日，杨帆获第19届“新疆青年五四奖章
5月，杨莲梅主持完成的“中亚低涡影响新疆强降水预报预警关键技术及业务应用”成果，获2021年度自治区科技进步奖二等奖。
8月5日，沙漠所启动新一轮国家级科研院所改革试点。
2月，杨帆在《Bulletin of the American Meteorological Society》（BAMS）上发表题为“DESERT ENVIRONMENT AND CLIMATE OBSERVATION NETWORK OVER THE TAKLIMAKAN DESERT”的科学论文，本篇学术论文的发表不仅提升了沙漠所的学术影响力，还引起了国际气象学界对沙漠边界层气象研究的广泛关注，提升了塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地的国际影响力。
5月24日，中国气象局党组书记、局长庄国泰一行到沙漠所调研并参观树轮实验室，并就沙漠所未来工作思路和重点方向予以指导。
10月3日，沙漠所以视频会议方式组织召开新疆乌兰乌苏绿洲生态与农业气象野外科学观测研究站学术委员会会议。通过本次会议成立了新疆乌兰乌苏绿洲生态与农业气象野外科学观测研究站学术委员会，推选周广胜研究员为学术委员会主任，通过了《新疆乌兰乌苏绿洲生态与农业气象野外科学观测研究站学术委员会章程》。
10月11日，科技部发布了《科技部关于批准建设甘肃甘南草原生态系统等69个国家野外科学观测研究站的通知》，塔克拉玛干沙漠气象野外科学观测研究站成功入选，标志着沙漠所在国家级科研平台建设方面取得新的突破。
12月1日第六届中亚气象科技国际研讨会于圆满闭幕。中国气象局副局长余勇、世界气象组织助理秘书长张文建、WMO亚洲与西南太平洋区域办公室主任本•丘吉尔、哈萨克斯坦水文气象局水文部主任凯纳尔•波拉托夫出席开幕式并致辞。共有150位国内外专家学者出席了本次研讨会，国外代表约25人，包括哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、巴基斯坦、印度、德国、爱尔兰、伊朗等9国的专家和科研人员。
12月，沙漠所建设的新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室成功入选自治区重点实验室，开始为期3年的建设期。
8月27日，沙漠所组织召开学术委员会视频会议，张人禾、丁一汇、吕达仁、徐祥德、陈发虎5位院士及13名来自全国高校、科研院所的知名专家参加了会议。专家对沙漠所未来围绕国家战略、气象业务服务以及地方需求等方面开展科学研究提供了清晰的思路和发展方向。
9月，经中国气象局专业气象院所评估，沙漠所获评“优秀”。
9月29日，“青藏高原夏季热源‘北扩’与塔里木盆地‘滞空’沙尘气溶胶辐射加热的关联及对区域降水变异的影响”项目获国家自然科学基金重点项目资助，项目直接费用300万元。
5月28日，张同文荣获第九届新疆青年科技奖。
6月至8月，沙漠所科研人员赴吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦开展气象科研合作与交流。
9月30日，阿克达拉大气本底野外科学试验基地入选第二批中国气象局野外科学试验基地
10月14日至16日，在南京召开了第五届中亚气象科技国际研讨会，来自中国、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、巴基斯坦、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、蒙古等国的90余名气象专家参加会议，会议围绕气象灾害防御、灾害性天气机理、区域数值预报等中亚区域天气气候科学问题进行研讨交流，进一步提升中亚区域气象防灾减灾和应对气候变化科技支撑能力。进一步推动了中亚气象科技合作水平。
10月16日至29日，在南京信息工程大学WMO培训中心举办了上合组织气象灾害防御综合技术系列培训班。
2月，“天山山区人工增雨雪关键技术研发与应用”成果荣获新疆维吾尔自治区科技进步一等奖。
2月，塔克拉玛干沙漠气象野外基地入选中国气象局首批野外科学试验基地。
3月，陈峰入选第三批国家“万人计划”青年拔尖人才，成为新疆维吾尔自治区首位入选国家“万人计划”青年拔尖人才(自然科学类)的青年学者，同时获得170万元经费资助开展中亚树轮水文气候重建研究工作。
6月20日至29日，在瑞士日内瓦召开的世界气象组织执行理事会第70次届会上，2018年维拉•维萨拉奖（The Professor Dr. Vilho Väisälä Award）揭晓，沙漠所副研究员杨帆（第一作者）的论文《A continuously weighing, high frequency sand trap Wind tunnel and field evaluations》获得第7届“维拉•维萨拉教授博士仪器和观测方法开发和实施奖”。
6月20至30日，沙漠所一行3人赴巴基斯坦开展水文气象考察和树木年轮采样。通过此次考察，进一步了解了巴基斯坦现代气候水资源状况，收集了北部的大范围、多样本的树木年轮资料，为进一步研究巴基斯坦树轮水文研究打下了坚实基础。
8月2日，张同文入选自治区“天山雪松计划”青年拔尖人才后备人选，这是沙漠所青年科研人员首次入选该计划。
8月6日，中国气象局党组书记、局长刘雅鸣到沙漠所调研指导工作，并就沙漠所未来工作思路给予指导。
8月8日至19日，沙漠所一行五人于赴哈萨克斯坦开展关于水文气象科技交流与树轮野外采样，共获取了14个树轮采样点的树芯样本。通过此次考察，进一步了解了哈萨克斯坦现代天气气候状况，收集了横贯南北的大范围、多样本的树木年轮资料，为进一步研究哈萨克斯坦树轮气候学研究打下了坚实基础。
9月，第四届中亚气象科技国际研讨会暨风云二号气象卫星上海合作组织用户需求对接会议在北京召开，来自10个上合组织国家气象水文部门、世界气象组织及亚太空间合作组织的代表就气象灾害防御、灾害性天气机理、气候变化应对等进行了研讨交流，并针对风云二号气象卫星的应用进行了需求对接。其间，哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、巴基斯坦、俄罗斯、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、阿富汗、伊朗、蒙古、斯里兰卡的气象水文部门获颁风云卫星国际用户防灾减灾应急保障机制用户证书。
12月，“中亚极端降水演变特征及预报方法研究”获国家重点研发计划“重大自然灾害监测预警与防范”重点专项项目立项，经费1612万元。
3月21日至24日，哈萨克斯坦农业部森林研究所一行2人访问了沙漠所。双方表示希望在树木年轮与区域气候变化、沙漠气象等研究方面开展合作，并签署了相关合作意向书。
8月25日至26日，沙漠所召开第二届学术委员会会议，聘请中国科学院院士张人禾等15名全国知名院士、教授及专家坐阵指导科研攻关，借力科学家的智慧，全面加速提升中亚大气科学的科研水平，张人禾院士当选为学术委员会主任。
10月，王敏仲入选自治区“天山英才计划”。这是沙漠所科研人员首次入选该计划。
10月25日至26日，第三届中亚气象科技国际研讨会在南京举行，来自中国、美国、巴基斯坦、哈萨克斯坦和国际气象学和大气科学协会等9个国家和组织的80余名气象专家，围绕气象灾害监测、灾害性天气预报预警、水资源对气候变化的响应进行深入探讨交流，共商提升“一带一路”建设气象保障能力，早日造福沿线民众。
1月5日至10日，哈萨克斯坦农业部森林研究所阿拉木图分所所长一行3人访问了沙漠所。双方表示希望在树木年轮与区域气候变化、沙漠气象等研究方面开展合作，并签署了相关合作意向书。
4月19日，举行了中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所“全国文明单位”揭牌仪式。
5月4日，沙漠所2人入选2015年度自治区青年科技创新人才培养工程（“天山青年计划”）。陈峰入选优秀青年科技人才，张同文入选青年博士科技人才，这是沙漠所青年科技人才首次入选新疆自治区青年科技创新人才培养工程。
6月14日，第一届中亚大气科学研究中心科学指导委员会咨询会在新疆伊宁召开。中国科学院院士陈发虎、张人禾及来自国内知名高校、科研院所专家共同就“丝绸之路核心区”气象科技发展，中亚气象防灾减灾和应对气候变化关键科学问题和关键技术展开深入研讨和指导交流。
6月27日至28日，塔吉克斯坦共和国科学院国际处处长古莱耶泽夫•马吉德，水问题、水能和生态研究所副所长埃莫马利•卡里木江一行3人访问沙漠所，双方表示希望在现有合作基础上，进一步扩展在区域气候变化、气象观测体系建设、预报预警、防灾减灾等领域的合作。
7月至8月，沙漠所科研人员赴哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦开展了关于中亚气候变化的气象科技交流与野外采样工作。
9月，经中国气象局专业气象院所评估，沙漠所获评“良好”。
9月5日，沙漠所科研人员在吉尔吉斯斯坦Karabatkak冰川建设了中国气象部门在中亚区域的首个天气自动气象站，为开展中亚区域防灾减灾和应对气候变化研究迈出了重要一步。
9月28至29日，第二届中亚气象科技国际研讨会在北京召开。会议围绕中国及中亚区域的“气象灾害监测技术、灾害性天气预报预警技术、气候变化及其影响评估、水资源对气候变化的响应”四个主题展开讨论。来自中国科学院、中国气象局、南京信息工程大学、兰州大学以及乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、哈萨克斯坦气象水文部门的气象专家共80余多位参加了本届研讨会。
12月30日，何清研究员入选第四批中国气象局科技领军人才。
7月14日，中国气象局科技与气候变化司批复《中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所深化气象科技体制改革试点方案》。31 日，召开深化改革启动会，标志着沙漠所新一轮科技体制改革正式拉开序幕。
8月至9月，沙漠所科研人员赴哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦开展中亚气候变化科学考察。
10月12日至13日，首届中亚气象科技研讨会在乌鲁木齐成功召开，来自中国、澳大利亚、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦5国的50余名气象科技专家就中亚区域天气气候科学问题展开交流讨论。中国气象局乌鲁木齐区域气象中心与哈萨克斯坦水文气象局、吉尔吉斯斯坦水文气象局、塔吉克斯坦水文气象局、乌兹别克斯坦水文气象局在中亚气象防灾减灾及应对气候变化方面达成共识，共同签署《中亚气象防灾减灾及应对气候变化乌鲁木齐倡议》。
12月5日，沙漠所研发的乌鲁木齐区域气象中心数值天气预报系统（DOGRAFS）通过中国气象局区域模式业务化准入评审。
5月29日，王敏仲、赵勇入选中国气象局首批青年英才。
6月27日，中国气象局党组书记、局长郑国光到沙漠所视察工作，并对沙漠所未来发展予以指导。
6月，陈峰获得2014年度世界气象组织（WMO）青年科学家研究奖，获奖论文题为“从树木年轮以及北大西洋和印度西太平洋的关系推断中亚西部天山426年的干旱历史”。
7月，沙漠所一行5人于赴塔吉克斯坦开展了中亚气象科技交流和树木年轮野外采样工作。为进一步研究中亚山区树轮对气候的响应、重建塔吉克斯坦历史气候变化、分析中国西风区和中亚地区气候变化的异同提供第一手资料。
10月24日至31日，沙漠所一行6人赴吉尔吉斯斯坦深入开展气象领域的合作，开展学术交流、联合野外采样，建设森林生态气象站，实现中国气象部门中亚区域的首个森林生态气象观测站建设。
7月至11月吉尔吉斯斯坦共和国水问题与水能研究所、国家科学院院士一行4人，塔吉克斯坦科学院水问题、水能与生态研究所所长等一行5人、塔吉克斯坦国家科学院地质地震工程与地震研究所、塔吉克斯坦国家科学院国际合作处一行4人访问沙漠所，就区域气候变化及其影响方面合作研究进行了交流。
9月，沙漠所一行五人在塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦两国开展中亚气候变化科学考察。
10月，陈峰获第十五届涂长望青年气象科技一等奖，这是沙漠所青年科研人员首次获得该荣誉。
12月6日，新疆师范大学与沙漠所产学研联合培养研究生示范基地揭牌仪式在中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室举行。
5月，获批立项“十二五”国家科技支撑计划“天山山区人工增雨雪关键技术研发与应用”，项目总经费1280万元。
4月29日，袁玉江研究员获得中华全国总工会“全国五一劳动奖章”。
5月15日，新疆树木年轮生态实验室被批准为自治区青少年科技教育基地。
5月，沙漠所与新疆大学、新疆师范大学联合申报的自治区产学研联合培养研究生示范基地获批。
11月9日，陈峰获“2011年谢义炳青年气象科技奖”，这是沙漠所青年科研人员首次获得该荣誉。
1月15日，沙漠所气候与绿洲冰雪研究室被共青团中央授予“全国青年文明号”荣誉称号。
5月28日，沙漠所工会被中华全国总工会授予“全国模范职工小家”荣誉称号。
5月19日，自治区级重点实验室揭牌仪式在乌鲁木齐市举行，树木年轮生态实验室获批自治区重点实验室。
8月5日，在乌鲁木齐主办了“第六届全国大气边界层研究战略研讨会”。
10月16日，沙漠所举行了博士后科研工作站揭牌仪式。
3月24日，塔中80米铁塔梯度探测系统塔克拉玛干沙漠腹地的塔中气象站完成系统设备总体安装。标志着中亚内陆开展沙漠边界层结构和地气通量观测研究型业务的全面启动，为塔克拉玛干沙漠大气环境观测实验站向国家级野外台站建设努力奠定了良好的科技平台基础。
6月16日，经国家人事部正式批准沙漠所设立博士后科研工作站。
8月，沙漠所召开第一届理事会第一次会议，通过理事会章程。
8月31日，沙漠所“乌兰乌苏绿洲农田生态试验研究基地”正式挂牌。
10月13日，哈萨克斯坦水文气象局访问团一行6人访问沙漠所。双方表示将加强两国在相关的领域的合作与交流。
11月，树木年轮理化实验室被批准为中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室。
7月，为促进沙漠气象学科领域的发展和更深入地开展我国沙漠及其周边地区大气与环境科学研究，提高我国荒漠地区天气气候监测和预报能力，正式启动“中国沙漠气象科学研究基金”。
8月，承办了“中国气候变化与区域生态环境及其自然灾害预防”全国学术研讨会。
10月，通过了由科技部、财政部、中编办联合组织的科研机构体制改革评估验收。
12月，袁玉江研究员被国务院确定享受政府特殊津贴。
7月7日，沙漠所接受中国气象局评估验收，向中国气象局评估验收专家小组全面介绍了一年多来改革创新以及科研工作的进展情况。
12月，投资100万元在塔中气象站建成80米边界层梯度观测铁塔，为将塔中建设成特色鲜明的国家级沙漠大气环境观测试验站迈出了第一步。
4月，《中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所改革实施方案》正式批复。沙漠所开始全面实施社会公益类研究院所的改革工作。
4月28日，经公开招聘，新疆气象局党组聘任魏文寿博士为沙漠所首任所长。
9月，沙漠所开始和新疆大学、新疆师范大学联合招收研究生，迈出了产学研联合培养的第一步。
11月，新疆维吾尔自治区气象科学研究所被科技部确定为非营利性科研机构，更名为中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所。
