大气层是包围在地球外面，由于地球重力作用而形成了气体圈层。

大气层的主要成分为氮气，大约占总量的78%，其次是氧气，接近21%，再次是氩气，不到1%，剩下的就是少量的二氧化碳、稀有气体、水蒸气。大气层的厚度大约有1000公里。

大气层分为五个层面，从低到高（从里到外）依次为：对流层、平流层（臭氧层）、中间层（电离层）、热层（暖层）、外层（散逸层、磁力层）。

对流层从地面开始，平均厚度有12公里，最薄的南北两极上空有8公里，最厚的赤道上空有17公里。对流层是大气层最稠密的部分，集中了75%的大气质量和90%以上的水蒸气质量。对流层的温度随高度增加而降低，每上升100米，温度降低0.6摄氏度。对流层有强烈的对流现象，包括垂直对流和水平运动，这也就形成了云、雾、雨、雪、雹、霜、露。

平流层距地面10-15公里，又称同温层。平流层基本上没有水蒸气，没有云，通常为晴朗的“天气”，很少发生天气变化，非常适合飞机飞行。其中距地面20-30公里的位置，氧气分子在紫外线的作用下，形成臭氧层，成为保护地球上生物免收紫外线和高能粒子伤害的重要屏障。

中间层距地面15-85公里，温度随高度增加而降低的幅度很大，有强烈的对流现象。其中距地面60公里以上（最高可延伸到距地面1000公里）的大气层，空气分子吸收紫外线辐射后，发生电离现象，又被称为电离层。电离层能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射，作为通信的工具。

热层一般在距地面500-800公里以内。空气稀薄，离子较多，温度较高，且温度随高度增加而升高。热层有时候也被称作暖层。

外层又叫散逸层、磁力层，能延伸到距地面1000公里处，是地球大气层和宇宙空间的过渡带。温度很高，有几千摄氏度，大气非常稀薄，密度只有海平面处的一亿亿分之一。