ฝนหลวงพิเศษ ตลอดห้วงเวลา 38 ปี นับแต่เริ่มทำการทดลองปฏิบัติการในท้องฟ้าเป็นครั้งแรกเมื่อ พ.ศ. 2512 มาถึงปัจจุบัน พ.ศ. 2550 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ทรงเอาพระทัยใส่ติดตามผลการปฏิบัติการค้นคว้าทดลอง และการปฏิบัติการฝนหลวงหวังผลอย่างสม่ำเสมอ ในห้วงเวลาดังกล่าวมักเกิดปรากฏการณ์ฝนทิ้งช่วงจนถึงขั้นแห้งแล้งอยู่เป็นนิจ ได้รับการทูลเกล้าฯ ถวายฎีกา และร้องเรียนจากทั่วทุกภาพของประเทศด้วยระดับความรุนแรงมารกบ้างน้อยบ้าง พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงติดตามสถานการณ์ด้วยความห่วงใยอย่างใกล้ชิด เมื่อเกิดสภาวะแห้งแล้งรุนแรงถึงขั้นวิกฤติจนเกินกำลังของกระทรวงเกษตรและสหกรณ์จะพระราชทานข้อแนะนำให้ประสานงาน ขอความร่วมมือจากกองทัพอากาศ กองทัพเรือ และกองบินตำรวจ ให้สนับสนุนเครื่องบินจัดตั้งคณะปฏิบัติการฝนหลวงเพิ่มขึ้น ในกรณีเช่นนี้สื่อมวลชนและราษฎรมักจะเรียกว่า ฝนหลวงพระราชทานบ้าง ฝนในหลวงบ้าง ต่อมาในภายหลังทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้เรียกว่า “ฝนหลวงพิเศษ” ตั้งแต่ พ.ศ. 2517 จนถึงปัจจุบัน

1. ทรงมีพระราชกระแสฯ หรือพระราชประสงค์ หรือโปรดเกล้าฯ โดยตรงให้ทำการประดิษฐ์คิดค้น หรือพัฒนากรรมวิธีการทำฝนหลวงให้เป็นนวัตกรรมใหม่
2. ทรงบัญชาการการปฏิบัติการค้นคว้าทดลอง หรือการปฏิบัติการฝนหลวงหวังผล หรือการปฏิบัติการสาธิตเพื่อถ่ายทอดเทคโนโลยีและความเชี่ยวชาญด้วยพระองค์เอง
3. พระราชทานพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์สนับสนุนเมื่อมีปัญหาขาดงบประมาณสนับสนุนหรือมีอุปสรรคไม่สามารถเบิกจ่ายจากงบประมาณ หรือพระราชทานปัจจัยสนับสนุนที่จำเป็นแต่ขาดแคลน เช่น อุปกรณ์ สารฝนหลวง น้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องบิน เป็นต้น
4. โปรดเกล้าฯ ให้ประสานความร่วมมือระดมมันสมองที่เป็นผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางจากหน่วยราชการที่เกี่ยวข้อง เช่น เครื่องบินพร้อมด้วยนักบินและช่างเครื่องบิน จากกองทัพอากาศ กองทัพเรือ และกองบินตำรวจ ข้อมูลเทคโนโลยีสารสนเทศจากองค์กรที่เกี่ยวข้อง เช่น กรมอุตุนิยมวิทยา กรมอุทกศาสตร์ กรมชลประทาน การไฟฟ้าฝ่ายผลิต และกระทรวงมหาดไทย เป็นต้น จัดตั้งเป็นคณะปฏิบัติการฝนหลวงพิเศษ ที่ทรงบัญชาการด้วยพระองค์เอง
5. โปรดเกล้าฯ ให้ข้าราชสำนักเข้ามามีส่วนร่วมในการปฏิบัติการค้นคว้าทดลองและปฏิบัติการฝนหลวงหวังผล เช่น โปรดเกล้าฯ ให้องคมนตรีบางท่าน สับเปลี่ยนกันมาตรวจเยี่ยมดูแลและให้กำลังใจต่อคณะปฏิบัติการอยู่เนืองๆ จนถึงปัจจุบัน ในยุคเริ่มแรกโปรดเกล้าฯ ให้คณะผู้ทรงคุณวุฒิหรือผู้เชี่ยวชาญที่มีรหัสเรียกขานว่า ศุภราช จนถึงปัจจุบันนี้โปรดเกล้าฯ ให้กองงานส่วนพระองค์ ซึ่งมีรหัสเรียกขานว่า อ.ส. เข้ามามีส่วนร่วมในการประสานงาน อำนวยความสะดวกช่วยสนับสนุนและแก้ไขปัญหาข้อขัดข้อง รวมทั้งอัญเชิญพระราชกระแสดทั้งที่ทรงบัญชาการและพระราชทานข้อแนะนำทางเทคนิคมาถ่ายทอดแก่คณะปฏิบัติการฯ หรือแม้แต่เข้าร่วมในปฏิบัติการในภาคสนามทั้งทางภาคพื้นดินและบนอากาศยาน
6. เมื่อเกิดภาวะแห้งแล้งรุนแรงจนถึงขั้นวิกฤติจนมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ชีวิตและทรัพย์สินของประชาชน ก่อให้เกิดความเสียหายทั้งด้านเศรษฐกิจและสังคมในภาพรวมของประเทศเป็นมูลค่ามหาศาล เช่น การขาดแคลนน้ำอุปโภคในท้องถิ่นทุรกันดาร การเกิดภาวะน้ำเน่าในแม่น้ำสำคัญ เช่น แม่กลอง เมื่อ พ.ศ. 2516 และ พ.ศ. 2517 แม่น้ำเจ้าพระยา การระบาดของอหิวาตกโรคในกรุงเทพมหานครและปริมณฑลเมื่อ พ.ศ. 2516 ปริมาณน้ำเก็บกักในอ่างเก็บน้ำสำคัญ โดยเฉพาะเขื่อนภูมิพล และเขื่อนสิริกิติ์ ต่ำจนถึงขั้นวิกฤติ (เช่นภัยแล้งในปี 2542) เกิดไฟไหม้ป่ารุนแรงจนเกินกำลังที่ทางราชการควบคุมได้ (เช่น ไฟไหม้ป่าพรุโต๊ะแดง พ.ศ. 2541) การขาดแคลนน้ำดิบ เพื่อผลิตน้ำประปา การผลักดันน้ำเค็ม และการขาดปริมาณน้ำเก็บกักในอ่างเก็บน้ำ เพื่อการผลิตในภาคอุตสาหกรรม เช่น นิคมอุตสาหกรรมมารบตาพุด ซึ่งมีกำลังผลิตสูงสุด 1 ใน 3 ของกำลังผลิตทั้งประเทศในปี 2549 การยับยั้งและทำลายอันเนื่องไฟป่าใน พ.ศ. 2550 เป็นต้น