2004年，叶笃正荣获有"气象诺贝尔奖"之称的国际气象组织奖，成为第一个获得此奖的中国人。
叶笃正与陶诗言等发现东亚和北美环流在过渡季节（六月和十月）有急剧变化的现象，这一发现对我国天气预报有重要意义。叶笃正创立了大气长波能量频散理论，为现代大气长波的预报提供了理论基础；创立了大气运动的适应理论，在天气预报业务上有重要的应用；他还开拓了全球变化科学新领域，提出了"有序人类活动"、适应气候变化理论框架等一系列科学思想。
他是理论与实践相结合的典范，是伟大的爱国者、做人治学的楷模、诲人不倦的榜样，是大气科学和全球变化领域的一代宗师。他以毕生的精力贡献给大气科学事业，是国际大气科学界和全球变化领域屈指可数的杰出科学家。
2004年，他荣获有"气象诺贝尔奖"之称的国际气象组织奖，成为第一个获得此奖的中国人。2010年，第27895号小行星被永久命名为"叶笃正星"。
