โครงการพระราชดำริฝนหลวง เกิดขึ้นจากพระราชดำริส่วนพระองค์ ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เมื่อคราวเสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมราษฎรในพื้นที่แห้งแล้งทุรกันดาร ๑๕ จังหวัด ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ระหว่างวันที่ ๒-๒๐ พฤศจิกายน พ.ศ.๒๔๙๘ ในวันจันทร์ที่ ๑๔ พฤศจิกายน พ.ศ.๒๔๙๘ เสด็จพระราชดำเนินโดยรถยนต์เดลาเฮย์ ซีดานสีเขียว จากจังหวัดนครพนมไปจังหวัดกาฬสินธุ์ ผ่านจังหวัดสกลนครและ เทือกเขาภูพาน ได้ทรงรับทราบถึงความเดือดร้อน ทุกข์ยากของราษฎร และเกษตรกรที่ขาดแคลนน้ำอุปโภคบริโภค และการเกษตร เมื่อเสด็จพระราชดำเนินกลับถึงกรุงเทพมหานคร ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล วิศวกรและนักประดิษฐ์ควายเหล็กที่มีชื่อเสียงเข้าเฝ้าฯ แล้วพระราชทานแนวความคิดนั้นแก่หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล
จากทฤษฎีเริ่มแรกที่เกิดขึ้นหลังจากพระราชดำริ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ยังทรงใช้เวลาอีก ๑๔ ปี ในการวิเคราะห์วิจัย ทบทวนเอกสาร รายงานผลการศึกษาและข้อมูลต่างๆ พระราชทานให้ หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล เพื่อประกอบการค้นคว้าทดลองมาโดยตลอด
จาก พ.ศ. ๒๔๙๘ เป็นต้นมา ทรงศึกษาค้นคว้า และวิจัยทางเอกสาร ทั้งด้านวิชาการอุตุนิยมวิทยา และการดัดแปรสภาพอากาศ ซึ่งทรงรอบรู้ และเชี่ยวชาญ เป็นที่ยอมรับทั้งใน และต่างประเทศ จนทรงมั่นพระทัย จึงพระราชทานแนวคิดนี้แก่ หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล ผู้เชี่ยวชาญในการวิจัยประดิษฐ์ทางด้านเกษตรวิศวกรรม ของกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ขณะนั้น ในปีถัดมา และทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อม ให้หาลู่ทางที่จะทำให้เกิดการทดลองปฏิบัติการในท้องฟ้าให้เป็นไปได้
การทดลองในท้องฟ้าเป็นครั้งแรก จนถึงปี พ.ศ. ๒๕๑๒ กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ได้จัดตั้งหน่วยบินปราบศัตรูพืชกรมการข้าว และพร้อมที่จะให้การสนับสนุนในการสนองพระราชประสงค์ หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล จึงได้นำความขึ้น กราบบังคมทูลพระกรุณาทรงทราบว่า พร้อมที่จะดำเนินการ ตามพระราชประสงค์แล้ว ดังนั้นในปีเดียวกันนั้นเอง ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ทำการทดลองปฏิบัติการจริงในท้องฟ้าเป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ ๑-๒ กรกฎาคม ๒๕๑๒ โดยกระทรวงเกษตรและสหกรณ์แต่งตั้งให้ หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล เป็นผู้อำนวยการโครงการ และหัวหน้าคณะปฏิบัติการทดลองเป็นคนแรก และเลือกพื้นที่วนอุทยานเขาใหญ่เป็นพื้นที่ทดลองเป็นแห่งแรกโดยทดลองหยอดก้อนน้ำแข็งแห้ง (dry ice หรือ solid carbondioxide) ขนาดไม่เกิน ๑ ลูกบาศก์นิ้ว เข้าไปในยอดเมฆสูงไม่เกิน ๑๐,๐๐๐ ฟุต ที่ลอยกระจัดกระจายอยู่เหนือพื้นที่ทดลอง ในขณะนั้น ทำให้กลุ่มเมฆ ทดลองเหล่านั้น มีการเปลี่ยนแปลงทางฟิสิกส์ของเมฆอย่างเห็นได้ชัดเจนเกิดการกลั่นรวมตัวกันหนาแน่น และก่อยอดสูงขึ้นเป็นเมฆฝนขนาดใหญ่ในเวลาอันรวดเร็วแล้วเคลื่อนตัวตามทิศทางลมพ้นไปจากสายตาไม่สามารถสังเกตได้ เนื่องจากยอดเขาบัง แต่จากการติดตามผล โดยการสำรวจทางภาคพื้นดิน และได้รับรายงานยืนยันด้วยวาจาจากราษฎรว่า เกิดฝนตกลงสู่พื้นที่ทดลองวนอุทยานเขาใหญ่ในที่สุด นับเป็นนิมิตหมายบ่งชี้ให้เห็นว่า การบังคับเมฆให้ เกิดฝนเป็นสิ่งที่เป็นไปได้
วันพระบิดาแห่งฝนหลวง ตรงกับวันที่ 14 พฤศจิกายน ของทุกปี เนื่องจากพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช มีพระราชดำริโครงการฝนหลวงขึ้นเมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน พ.ศ. 2498 ทรงศึกษาค้นคว้าและวิจัยทางเอกสาร ทั้งด้านวิชาการ อุตุนิยมวิทยา และการดัดแปรสภาพอากาศ
ใน พ.ศ. 2499 จึงได้พระราชทาน โครงการพระราชดำริ “ฝนหลวง” ให้ ม.ล.เดช สนิทวงศ์ การรับสนองพระราชดำริได้ร่วมมือกันระหว่าง ม.ล.เดช สนิทวงศ์ ม.จ.จักรพันธ์เพ็ญศิริ จักรพันธุ์ และม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล ผู้เชี่ยวชาญในการวิจัยประดิษฐ์ทางด้านเกษตรวิศวกรรมของกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ขณะนั้น รับไปดำเนินการศึกษา วิจัย และพัฒนากรรมวิธีการทำฝนให้บังเกิดผลโดยเร็ว ในปีถัดมา ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้หาลู่ทางที่จะทำให้เกิดการทดลองปฏิบัติการในท้องฟ้าให้เป็นไปได้
เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 เป็นวันปฐมฤกษ์ในการปฏิบัติการทดลองทำฝนเทียมกับเมฆในท้องฟ้าเหนือภาคพื้นดิน บริเวณวนอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ อำเภอปากช่อง จังหวัดนครราชสีมา โดยการใช้น้ำแข็งแห้ง (Dry-Ice) โดยที่ยอดของกลุ่มก้อนเมฆ ปรากฏว่าหลังการปฏิบัติการประมาณ 15 นาที ก้อนเมฆในบริเวณนั้นเกิดมีการรวมตัวกันอย่างหนาแน่นจนเห็นได้ชัด สังเกตได้จากสีของฐานเมฆได้เปลี่ยนจากสีขาวเป็นสีเทาเข้ม ซึ่งผลการทดลองเป็นที่น่าพอใจ เพียงแต่ยังไม่อาจควบคุมให้ฝนตกในบริเวณที่ต้องการได้ ต่อมาพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ได้พระราชทานคำแนะนำเพิ่มเติมอย่างต่อเนื่อง โดยให้เปลี่ยนพื้นที่ทดลองไปยังจุดแห้งแล้งอื่นๆ เช่น ที่อำเภอชะอำ จังหวัดเพชรบุรี เป็นต้น ด้วยความสำเร็จของโครงการฝนหลวง จึงได้ตราพระราชกฤษฎีกาก่อตั้งสำนักงานปฏิบัติการฝนหลวงขึ้นใน พ.ศ. 2518 ในสังกัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์
คณะรัฐมนตรีมีมติ เมื่อวันที่ 20 สิงหาคม พ.ศ. 2545 เฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวให้ทรงเป็น “พระบิดาแห่งฝนหลวง” พร้อมกันนี้ได้กำหนดให้วันที่ 14 พฤศจิกายนของทุกปี เป็นวันพระบิดาแห่งฝนหลวง
