Wegener begreift die Meteorologie nicht als Wettervorhersage, sondern als Physik der Atmosphäre. Er entwickelte die Grundzüge einer ganzheitlichen Meteorologie. Seine in Grönland 1906 bis 1908 gewonnenen geologischen und meteorologischen Erkenntnisse stellte er in den Büchern „Die glaciologischen Beobachtungen der Danmark Expedition“ und „Meteorologische Terminbeobachtungen am Danmarks-Havn“, beide 1911, vor.

1909 und 1922 unternimmt Wegener Schiffsreisen nach Südamerika und zurück. Während der Fahrt erfolgen Messungen mittels unbemannter Fesselballonaufstiege. Sein Interesse gilt den Luftschichtungen und Strömungsverhältnissen in großer Höhe, dem sogenannten „Jetstream“. Die Ergebnisse werden als Grundlage für den kommenden transatlantischen Flugverkehr dienen.

1911 erscheint Alfred Wegeners Buch „Thermodynamik der Atmosphäre“, in dem er den damaligen Wissensstand der praktischen und theoretischen Meteorologie zusammenfasst. Das Lehrbuch, das lange Zeit Gültigkeit besaß, war in enger Konsultation mit seinem (späteren) Schwiegervater, dem Hamburger Meteorologen Wladimir Köppen entstanden.

Am 1. April 1924 folgte Wegener, der seit seinem Studium in Innsbruck begeistert von österreichischer Lebensart war, dem Ruf als ordentlicher Professor für Meteorologie und Geophysik an die Universität in Graz.
In seinen Vorlesungen versucht er, die ganze Breite seiner Forschungen zu einer vollständigen „Physik der Atmosphäre“ zusammenzufassen. Dazu gehören für ihn Mechanik, Thermodynamik, Strahlung, Optik, Akustik und Elektrizität.

Bei seinen Studenten ist Wegener äußerst beliebt. Es wird berichtet, dass diese ohne Weiteres zu Handgreiflichkeiten bereit waren, wenn jemand seine Theorie von der Kontinentalverschiebung anzuzweifeln wagte.