大氣監測超級站是安裝有眾多大氣監測設備的綜合性監測站點。上世紀70年代以來，美國、歐洲和我國臺灣、香港地區陸續建成了一批大氣監測超級站。2012年，大陸首個大氣監測超級站——廣東鶴山站正式運行。隨后，北京、上海、重慶、江蘇、湖北等十余個省（市）環保部門以及部分科研機構也開始建設大氣監測超級站并相繼投入使用。
這些大氣監測超級站的功能定位一般分為科學研究型和功能加強型兩種。科學研究型的大氣監測超級站以多污染物監測為主要手段，通過理化、光學、氣象、衛星等多種監測儀器和手段，綜合分析常規和非常規污染物、二次污染物及前驅物的濃度和變化趨勢，對城市或區域復合污染開展深入研究，分析大氣污染成因和機理，從而服務于大氣科學研究，如中科院遙感所和中國環科院建設的超級站。功能加強型大氣超級站一般在城市或區域站 SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10常規6參數監測的基礎上，根據本地環境管理需要，結合當地的地形地貌、氣象條件、污染源類型等條件，新增對城市或省級區域傳輸特征監測和重點特征污染物的監測，尤其是加強對光化學污染指標的監測，如上海、湖北等地建設的部分大氣超級站。當然，這兩種類型的大氣超級站的劃分并不是絕對的，功能加強型大氣超級站可以承擔科研任務，科學研究型大氣超級站的監測數據也可用于灰霾預報。
大氣監測超級站投入較大，相當于一個獨立的實驗室。因此，每建一個大氣監測超級站都要慎重決策，確保建成后能發揮預期作用。
大氣監測超級站的選址要科學。對此，要有全局意識，加強頂層設計，在全國范圍內合理布點，不能放任誰有錢誰就建的現象。否則，3年~5年后，建成站點雜亂分布，既不能解決當地問題，又不能從整體上反映大氣監測規律，造成投資浪費。可委托權威單位做國家層面的建設布點方案，一經發布后，有條件的省份可在指定地點開始建設。
大氣監測超級站的建設應具有前瞻性。站房所在地單位應能提供足夠大的空間，面積一般不少于150平方米。站房可采取通透式建筑風格，用玻璃隔斷，既有利于觀察，也便于室內溫度控制，實現節能降耗。在設備安裝方面，應遵循同類、相似原則，即原理相同、功能相近的儀器安裝在同一個工作間，但要防止交叉污染。屋頂鉆孔較多，漏水是常見的故障。為此，要提前規劃好設備布局，預留孔位，便于以后加裝。另外，高效利用房頂空間，設置源解析大氣采樣點位及手工比對監測場所。
一個功能完整的大氣監測超級站包括氣象條件觀測，氣態污染物監測，氣溶膠物理、光學性質和化學組分監測，以及遙感觀測等幾個模塊，配置較為復雜，宜堅持分期建設的原則。前期建設應根據功能定位和當前工作重點優先選配基礎性的儀器設備，適度超前但不好高騖遠。否則，大量設備安裝到位后，很可能會因人手不夠無暇維護而出現故障不斷的現象。然后，再按儀器設備能力建設與技術力量相匹配的原則，先易后難，確保每引進一臺儀器就能熟練使用一臺儀器，使其發揮出最大效益。大躍進式的建設必然會帶來運行維護跟不上或大量監測數據不能轉化成實際監測成果，既造成資源的浪費，又使建設單位背上沉重的工作包袱。
大氣監測超級站不是萬能的，并不是建成一個大氣監測超級站就能監測和解決一個城市或區域的空氣污染的所有機理研究問題。大氣監測超級站本質上只是多測了一些環境空氣質量指標和氣象參數。這就如同人的體檢，一般的大氣自動站只監測了重點指標，而超級站開展的是全指標監測，然而，出現問題的往往是重點指標，即使增加了很多其他指標，也不一定就能發現更多問題。此外，從超級站獲得的數據只能做單點推論，很難再找鄰近的其他超級站來驗證。因此，單個大氣超級站只能發揮有限的作用，只有形成聯盟，而且布點科學，能夠互為驗證，那么其功能可以擴展。但目前，地方投資建設的大氣監測超級站一般沒有考慮與其他鄰近超級站的銜接，單一大氣監測超級站面臨產出不多、后續維護難等挑戰。
大氣監測超級站涉及氣象環境、化學和遙感等多學科，需要一支高素質的專業技術隊伍來開展日常維護和對監測數據進行綜合分析。目前，環保系統的大氣監測超級站多由環境監測機構來承建、運維。很多監測機構在對日常監測任務都難以應付的情況下，安排不出更多的力量來專業運維大氣超級站。
鑒于此，只能探索第三方運維模式。有兩種形式可供選擇：一是全部委托給第三方，環境監測機構只負責質量考核，并集中精力綜合分析監測數據；二是部分委托給第三方，環境監測機構承擔有能力運行的設備維護，其余的可直接購買服務。但無論哪種形式，環境監測機構都必須全面介入，不能完全受制于人。
大氣超級站是重要的監測手段，但也有其不能承受之重，必須科學定位、理性建設，尤其是要摒棄急功近利思想，不能認為建成大氣超級站就萬事大吉，所有環境空氣質量監測難題都會迎刃而解。大氣超級站建設要投入，后期維護消耗更大，對此要有充分估計，最好是全國一盤棋，來構建相對獨立、完整的大氣監測超級站網絡。
