18世纪中叶，美国B．富兰克林第一次用风筝探明雷击的本质就是电，前苏联罗蒙诺索夫和里赫曼用自制的测雷器探测到雷暴过境所引起的电火花。
18世纪末，发现了大气微弱的导电性，通过观测研究，又逐渐发现了大气电场、大气离子和地球维持有负电等一系列电学现象。自20世纪20～30年代起，逐步在云中起电、闪电物理学等方面进行了较系统的观测和研究。20世纪50年代以后，大气电学的研究，已和空间电学有机地结合起来，并且探讨了大气电作为日地关系的中间环节，在整个地球大气演化和天气气候变化中的作用。
大气电学主要由晴天电学和扰动天气电学两部分构成。晴天电学主要研究全球范围晴空地区发生的电学现象及其活动过程。
晴天电学主要通过观测晴天大气电场、大气离子、地空电流、大气电导率等，弄清它们变化的规律和原因，研究全球大气电平衡。晴天电状态是大气正常的电状态，它们的变化同天气状况和人类活动的影响（如工业污染、核爆炸）有关，这种关系的探索和应用，是晴天电学的一个研究方向。
扰动天气电学是研究云雨等扰动天气，特别是伴随雷暴发生的电学现象及其活动过程，这种活动在大气电学中占有重要地位，它们是全球大气电平衡中的原动力，同云雾降水过程密切相关。
扰动天气电学的内容主要包括：云中起电，研究云中电荷的生成、分离和形成一定分布的过程。通过大量观测，已对各种云系中电结构有了一定了解，提出了一些起电理论，但都不够完善；雷电物理学，研究自然闪电和雷的物理特性、形成机制和发展规律，这是大气电学中研究得最多且最集中的课题，对闪电产生的高温、高压、高亮度、高功率、强辐射等效应的研究，同气体放电物理、等离子体物理、高速摄影、光谱学、电磁波辐射和传播，激震波以及声波等方面的研究密切相关。
根据雷电的各种特征，尤其是电磁辐射特征，人们已经提出了许多各种雷电探测和定位的方法。从20世纪60年代以来，人工消除或诱发闪电的方法，已取得了一些结果。
大气电学对电力、通信、建筑、航空和宇航等部门有重要作用，这些部门的发展，也促进了大气电学的研究。随着人类活动领域的扩大，大气电学的研究已愈来愈与空间电学密切结合在一起。
