地球大气共分为五层，在垂直方向上从下往上来看，分别为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层。它们以地球为中心，层层环绕在地球的外面，就像是一架无形的天梯。
对流层
对流是大气最接近地球的一层，即最低层。该层的气体在高低层之间不断交换，进行着强烈的空气对流运动，因此是风、雨、雪、雷电和寒潮等天气现象的发生地。
平流层
平流层紧挨着对流层，是从对流层顶部到50千米高度范围内的大气层。它的下部温度变化小，也叫作同温层；中上部气温随高度而增加。平流层的气流主要表现为稳定的水平流动。平流层内水汽和杂质很少，因此很少有云、雨现象。由于平流层内的气流比较平稳、能见度较高，因而对飞机的安全飞行非常有利。
中间层
中间层在平流层之上，高度约为50～80千米。这里的气温随高度的增加而递减，到层顶部时气温会骤降到-113℃，几乎是大气圈中温度最低的区域。由于上方温度较下方低，因此形成了自下而上的空气对流现象，所以中间层也叫上对流层。
热层
热层顶部在地球上方约450千米处。这是最热的一层，因为不多的气体分子充分吸收了来自太阳的辐射能，顶部的气温高达2000℃。
逃逸层
大气圈的最外层是逃逸层。在800千米以上，是从地球大气层进入宇宙太空的过渡层。