依据2001年科技部、财政部、中央编办批复科研机构分类改革方案，中国气象局在原新疆维吾尔自治区气象科学研究所基础上重新改制组建成立了中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所（简称“沙漠所”），为社会公益类国家级研究所。在中国气象局坚强领导、新疆维吾尔自治区人民政府大力支持下，新疆气象局发挥主体作用，全方位支持沙漠所的改革发展。经过20年的改革发展，沙漠所在科技自主创新水平、科研基础条件建设、人才队伍发展、运行管理机制以及对气象高质量发展的科技支撑能力方面取得了长足的进步。
　　回顾改革发展历程，沙漠所经过2002-2004年的努力，改革取得了显著成效，2004年10月顺利通过了由科技部、财政部和中央编办组成的科技体制改革联合评估验收。2005-2011年，沙漠所围绕气象防灾减灾和应对气候变化，突出区域研究特色，在科技基础条件、科技创新能力、人才队伍建设、以及业务科技支撑能力等方面取得了明显提高。2012-2015年，沙漠所作为改革试点单位，制定深化改革试点方案，提出“转核心、强优势、重应用、重协同、谋人才”发展思路，稳步推进气象科技体制改革。2016-2019年，聚焦核心业务科技创新能力提升，以中亚大气科学研究为抓手，持续推动各项改革举措，进一步优化学科布局，增加研究体量，加强创新团队建设，夯实科研基础，优化创新环境，完善评价激励机制，在科技创新、业务科技支撑、国际合作、人才队伍建设等方面取得显著进步。改革成效显著，2016年和2020年国家级气象科研院所评估获得佳绩。