大气分为五层，分别是对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。大气层又被称作大气圈，是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体，是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地。
对流层是贴近地面的最低层，是大气中最活跃、与人类关系最密切的一层。我们常见的风雨雷电等天气现象就发生在这一层。该层中温度随高度的升高逐渐降低。
平流层主要以平流运动为主，有利于高空飞行，飞机一般在这一层中飞行；另外，平流层中的臭氧层吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受太阳的有害辐射。该层中温度随高度迅速增高。
中间层又称中层，是指自平流层顶到85千米之间的大气层。该层内因臭氧含量低，同时，能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收，所以温度垂直递减率很大，对流运动强盛。
从80km到约500km称为热层。这一层温度随高度增加而迅速增加，层内温度很高，昼夜变化很大，热层下部尚有少量的水分存在，因此偶尔会出现银白并微带青色的夜光云。
散逸层又被叫做外层、逃逸层，暖层以上的大气层，也是地球大气的最外层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大部分分子发生电离；使质子和氦核的含量大大超过中性氢原子的含量。逃逸层空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同，故又常称为外大气层。