根据气温在垂直于地球表面方向上的分布，一般将大气分为对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层等5层。

对流层：是大气圈最低的一层，其特征是：1、层内气温随高度增加而降低，每升高100m平均降低0.65℃，因而大气易形成强烈的对流(升降)运动；2、因热带气流的对流强度比寒带强，故对流层厚度随纬度增加而降低，赤道处约16~17km；3、对流层随较薄，但却集中了大气总质量的75%和几乎全部的水蒸气，主要天气现象和通常所说的大气污染都发生在这一层，对人类活动影响最大；4、层内温度和湿度的水平分布不均匀，在热带海洋上空，空气温暖潮湿，在高纬度内陆上空，空气寒冷干燥，因此也常发生大规模的空气水平运动。

平流层：对流层顶到50~55km高度的一层，层内几乎没有大气的对流运动。从对流层顶到22km左右的一层，气温几乎不随高度而变化，为-55℃，称为同温层；同温层之上，气温随高度增加而上升，至平流层顶达-3℃，称为逆温层。平流层集中了大气中大部分臭氧，在20~25℃高度内形成臭氧层。

中间层：平流层顶到80~85km高度。这一层气温随高度增高而降低，层顶可降到-83℃，大气具有强烈的对流运动。

暖层：中间层顶到800km高度为暖层。由于强烈的太阳紫外线和宇宙射线的作用，气温随高度增加而增高，层顶温度可达500~2000K，极为稀薄的气体分子被高度电离，存在着大量的离子和电子，故又称为电离层。

逸散层：暖层以上的大气层统称为散逸层。它是大气层的外层，气温很高，空气极为稀薄，气体离子的运动速度很高，可以摆脱地球引力而逸散到太空中。