โครงการฝนหลวงเกิดขึ้นจากพระราชดำริส่วนพระองค์ ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ในปี พ.ศ.๒๔๙๘ เมื่อคราวเสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมพสกนิกรในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้ทรงรับทราบถึงความเดือดร้อน ทุกข์ยากของราษฎร และเกษตรกรที่ขาดแคลนน้ำอุปโภคและการเกษตร จึงได้มีพระมหากรุณาธิคุณพระราชทานโครงการพระราชดำริ "ฝนหลวง"ให้กับ ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล ไปดำเนินการ ซึ่งต่อมาได้เกิดเป็นโครงการค้นคว้าทดลอง ปฏิบัติการฝนเทียมหรือฝนหลวงขึ้น ในสังกัดสำนักงานปลัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เมื่อปี ๒๕๑๒ ด้วยความสำเร็จของโครงการ จึงได้ตราพระราชกฤษฏีกาก่อตั้งสำนักงานปฏิบัติการฝนหลวงขึ้นในปี พ.ศ.๒๕๑๘ ในสังกัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์เพื่อเป็นหน่วยงานรองรับโครงการพระราชดำริ "ฝนหลวง"ต่อไป
สารที่ใช้ทำฝนหลวงในปัจจุบันมีทั้งสิ้น ๗ ชนิด บางชนิดมีคุณสมบัติดูดซับความชื้นได้ดี (hygroscopic substances) บางชนิดมีคุณสมบัติเป็นแกนกลั่นตัว (CCN) ของความชื้นในอากาศ บางชนิดสามารถคายความร้อนออกมาเพื่อกระตุ้น หรือเสริมการก่อตัวและเจริญเติบโตของเมฆ บางชนิดสามารถดูดดึงความร้อนทำให้อุณหภูมิของอากาศหรือเมฆเย็นตัวลง เร่งการกลั่นตัวของไอน้ำและเสริมความหนาแน่นของเมฆจนเกิดเป็นฝน การเลือกใช้สารฝนหลวงแต่ละชนิดจึงพิจารณาคุณสมบัติที่กล่าวข้างต้นกับสภาวะของเมฆหรือบรรยากาศในแต่ละวันเป็นสำคัญ สารฝนหลวงที่ใช้แบ่งออกได้เป็น ๓ ประเภท คือ สารฝนหลวงสูตรร้อน สารฝนหลวงสูตรเย็น และสารฝนหลวงสูตรสร้างแกนกลั่นตัวของอากาศ