整個大氣層隨高度不同表現出不同的特點，分為對流層、平流層、臭氧層、中間層、熱層和散逸層，再上面就是星際空間了。大氣層是氣象學專業術語，是因重力關系而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的氣體圈層，包圍著海洋和陸地，大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒有明顯的界限。

對流層

對流層位于大氣的最低層，從地球表面開始向高空伸展，直至對流層頂，即平流層的起點為止。平均厚度約為12公里，它的厚度不一， 其厚度在地球兩極上空為8公里，在赤道上空為17公里，是大氣中最稠密的一層，集中了約75%的大氣質量和90%以上的水汽質量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節而變化。它的高度因緯度而不同，在低緯度地區平均高度為17～18公里，在中緯度地區平均為10～12公里，高緯度地區平均為8～9公里，并且夏季高于冬季。

平流層

距地表約10～50公里處的大氣層。位于對流層之上，散逸層之下。平流層亦稱同溫層，是地球大氣層里上熱下冷的一層，此層被分成不同的溫度層，當中高溫層置于頂部，而低溫層置于底部。

中間層

中間層又稱中層。自平流層頂到85公里之間的大氣層。

電離層

定義電離層是地球大氣的一個電離區域。60公里以上的整個地球大氣層都處于部分電離或完全電離的狀態，電離層是部分電離的大氣區域，完全電離的大氣區域稱磁層。也有人把整個電離的大氣稱為電離層，這樣就把磁層看作電離層的一部分。大約距地球表面10~80公里。散逸層在暖層之上，為帶電粒子所組成。

外層

外層（Exosphere），又名散逸層，熱層頂以上是外大氣層，延伸至距地球表面1000公里處。這里的溫度很高，可達數千度；大氣已極其稀薄，其密度為海平面處的一億億分之一。