在地球強大引力的作用下，大量氣體聚集在地球周圍，形成數千千米的大氣層。大氣層一直可以延續到距地面6400千米左右。大氣中氮佔78%，氧佔21%，氬佔0.93%，二氧化碳佔0.03%，氖佔0.0018%，此外還有少量的水氣和塵埃。

根據大氣的熱狀態，大氣層自地球海平面向上分為對流層、平流層、中間層和熱層。

對流層

對流層的厚度不均勻，赤道地區約16千米，兩極約8千米，是大氣中最稠密的一層。大氣中的水氣幾乎都集中在這裡，雲、雨、雪等天氣現象都發生在這一層。對流層與人類的關係最為密切。

平流層

從對流層頂到50千米高度的範圍，是平流層。這一層的氣流主要表現為水平方向的運動。這裡基本上沒有水氣，大氣平穩，天氣晴朗，對高空飛行有利。在距海平面高度20-30千米處，氧分子在太陽紫外線作用下形成臭氧層，臭氧層是防護紫外輻射的屏障。

中間層

從平流層頂到50-80千米高度的範圍是中間層。在這一層，氣溫隨高度增加而迅速降低，空氣的垂直對流運動相當強烈。

電離層

中間層以外的大氣因受太陽輻射的影響，溫度較高，氣體分子或原子大量電離，形成電離層。從中間層頂到500千米左右的高空，稱為熱層。熱層的氣溫很高，在500千米高度，溫度可升到1100℃左右。

熱層以外就是地球的外大氣層了。外大氣層和行星際空間融合在一起。