โครงการฝนหลวง เป็นโครงการที่เกิดขึ้นจากพระราชดำริส่วนพระองค์ในพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช เพื่อสร้างฝนเทียมสำหรับบรรเทาปัญหาความแห้งแล้งขาดแคลนน้ำในการเกษตร
เมื่อคราวที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช เสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมพสกนิกร เมื่อปี พ.ศ. 2498 ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้ทรงรับทราบถึงความเดือดร้อนทุกข์ยากของราษฎรและเกษตรกรที่ขาดแคลนน้ำอุปโภคบริโภคและการเกษตร จึงได้มีพระมหากรุณาธิคุณพระราชทานโครงการพระราชดำริ "ฝนหลวง"(Artificial rain) ให้กับ ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล ไปดำเนินการ ซึ่งต่อมาได้เกิดเป็นโครงการค้นคว้าทดลองปฏิบัติการฝนเทียมหรือฝนหลวงขึ้น ในสังกัดสำนักงานปลัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เมื่อปี พ.ศ. 2512 ด้วยความสำเร็จของ โครงการ จึงได้ตราพระราชกฤษฎีการก่อตั้งสำนักงานปฏิบัติการฝนหลวงขึ้นในปี พ.ศ. 2518 ในสังกัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เพื่อเป็นหน่วยงานรองรับโครงการพระราชดำริฝนหลวงต่อไป
การทำฝนเทียมหรือฝนหลวงเป็นกรรมวิธีการเหนี่ยวนำน้ำจากฟ้า ใช้เครื่องบินบรรจุสารเคมีขึ้นไปโปรยในท้องฟ้า โดยดูจากความชื้นของเมฆและสภาพทิศทางลมประกอบกัน ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดฝนคือ ความร้อนชื้นปะทะความเย็น และมีแกนกลั่นตัวที่มีประสิทธิภาพในปริมาณที่เหมาะสม กล่าวคือ เมื่อมวลอากาศร้อนชื้นที่ระดับผิวพื้นขึ้นสู่อากาศเบื้องบน อุณหภูมิของมวลอากาศจะลดต่ำลงจนถึงความสูงที่ระดับหนึ่ง หากอุณหภูมิที่ลดต่ำลงนั้นมากพอก็จะทำให้ไอน้ำในมวลอากาศอิ่มตัว จะเกิดขบวนการกลั่นตัวเองของไอน้ำในมวลอากาศขึ้นบนแกนกลั่นตัว เกิดเป็นฝนตกลงมา ฉะนั้นสารเคมีที่ใช้จึงประกอบด้วย "สูตรร้อน" ใช้เพื่อกระตุ้นเร่งเร้ากลไกการหมุนเวียนของบรรยากาศ, "สูตรเย็น" ใช้เพื่อกระตุ้นกลไกการรวมตัวของละอองเมฆให้โตขึ้นเป็นเม็ดฝน และสูตรที่ใช้เป็นแกนดูดซับความชื้น เพื่อใช้กระตุ้นกลไกระบบการกลั่นตัวให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น
เป็นขั้นตอนที่เมฆธรรมชาติเริ่มก่อตัวทางแนวตั้ง การปฏิบัติการในขั้นตอนนี้มุ่งใช้สารเคมีกระตุ้นให้มวลอากาศลอยตัวขึ้นสู่เบื้องบน เพื่อให้เกิดกระบวนการชักนำไอน้ำหรือความชื้นเข้าสู่ระบบการเกิดเมฆ ระยะเวลาที่จะปฏิบัติการในขั้นตอนนี้ไม่ควรเกิน 10.00 น. ของแต่ละวัน โดยใช้สารเคมีที่สามารถดูดซับไอน้ำจากมวลอากาศได้ แม้จะมีเปอร์เซ็นต์ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ (มีค่า critical relative humidity ต่ำ) เพื่อกระตุ้นกลไกของกระบวนการกลั่นตัวไอน้ำในมวลอากาศ (เป็นการสร้างสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมเจริญเติบโตของเมฆด้วย) ทางด้านเหนือลมของพื้นที่เป้าหมาย เมื่อเมฆเริ่มก่อตัวและเจริญเติบโตทางตั้งแล้ว จึงใช้สารเคมีที่ให้ปฏิกิริยาคายความร้อนโปรยเป็นวงกลมหรือเป็นแนวถัดมาทางใต้ลมเป็นระยะทางสั้น ๆ เข้าสู่ก้อนเมฆ เพื่อกระตุ้นให้เกิดกลุ่มแกนร่วม (main cloud core) ในบริเวณ ปฏิบัติการสำหรับใช้เป็นศูนย์กลางที่จะสร้างกลุ่มเมฆฝนในขั้นตอนต่อไป
เป็นขั้นตอนที่เมฆกำลังก่อตัวเจริญเติบโตซึ่งเป็นระยะสำคัญมากในการปฏิบัติการ เพราะจะต้องเพิ่มพลังงานให้แก่ updraft ให้ยาวนานออกไป ต้องใช้เทคโนโลยีและประสบการณ์การทำฝนควบคู่ไปพร้อมกันเพื่อตัดสินใจโปรยสารเคมีชนิดใด ณ ที่ใดของกลุ่มก้อนเมฆ และในอัตราใดจึงเหมาะสม เพราะต้องให้กระบวนการเกิดละอองเมฆสมดุลกับความแรงของ updraft มิฉะนั้นจะทำให้เมฆสลาย
เป็นขั้นตอนสุดท้ายของกรรมวิธีปฏิบัติการฝนหลวง เมฆ หรือ กลุ่มเมฆฝนมีความหนาแน่นมากพอที่จะสามารถตกเป็นฝนได้ ภายในกลุ่มเมฆจะมีเม็ดน้ำขนาดใหญ่มากมาย หากเครื่องบินบินเข้าไปในกลุ่มเมฆฝนนี้จะมีเม็ดน้ำเกาะตามปีกและกระจังหน้าของเครื่องบิน เป็นขั้นตอนที่สำคัญ ต้องอาศัยประสบการณ์มาก เพราะจะต้องปฏิบัติการเพื่อลดความรุนแรงของ updraft หรือทำให้อายุของ updraft หมดไป สำหรับการปฏิบัติการในขั้นตอนนี้ จะต้องพิจารณาจุดมุ่งหมายของการทำฝนหลวง ซึ่งมีอยู่ 2 ประเด็นคือเพื่อเพิ่มปริมาณฝนตก และเพื่อให้เกิดการกระจายการตกของฝน
