对流层：大气对流层与人类关系最为密切，大气总质量的3/4以上集中在此层，对流层温度随高度升高而递减，垂直方向由于温度变化，对流强烈，各种天气现象和各种大气污染，主要发生在这一层。
平流层：高度12——50km，温度随高度增加而上升，温度大约为220k——260k。在12——20km处温度基本不变。空气多为平流运动，清洁、干燥、无云雨现象。由于空气上冷下热，所以没有对流运动，一旦污染物进入此层，就比较稳定，可存在数年之久。
中间层：高度50——80km。在这一层里，气体稀薄，没有H2O存在，吸收辐射物质很少，所以温度上冷下热，其温度范围为180——260K。
热层：高度在80km以上，上界高度达800km以上。在此层内，大气强烈吸收太阳远紫外辐射的能量，使空气迅速升温，故这一层温度随高度增加而上升。空气在紫外线和宇宙射线的作用下发生电离使空气变成带电荷的离子，故又称电离层。
散逸层：大气圈的最外层，是地球大气与星际空间的过渡层。在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大气的大部分分子发生电离，空气极为稀薄，由于受地心引力极小，气体及微粒可以从这层被碰撞而脱离地球重力场进入太空逸散。