По мере удаления от поверхности Земли меняется состав воздуха атмосферы, его плотность, температура, количество содержащихся в нём водяного пара, пыли, копоти и других примесей.
Самый нижний слой атмосферы — тропосфера. В тропосфере содержится 80% массы воздуха атмосферы. Воздух тропосферы нагревается от поверхности Земли, поэтому с высотой его температура понижается (на каждый километр высоты примерно на 6°). В тропосфере находится почти весь водяной пар атмосферы, а также разнообразные примеси: пыль, пепел, выброшенный при извержениях вулканов, копоть. Именно в этом слое происходят изменения погоды. В нём образуются облака, выпадают осадки, дуют ветры, в зависимости от времени года меняется температура. Толщина тропосферы над экватором достигает 18 км, у полюсов — 8—10 км.
Выше тропосферы расположена стратосфера. Плотность воздуха в стратосфере ниже, чем в тропосфере. В нижней части стратосферы температура воздуха низкая, но с высоты 20—30 км она начинает повышаться. Повышение температуры происходит за счёт того, что на этой высоте в воздухе содержится много газа озона, который поглощает ультрафиолетовые лучи солнца. Стратосфера простирается до высоты 50 км. В верхних слоях атмосферы плотность воздуха очень мала. У верхней границы атмосферы в её составе преобладает водород, частицы газов рассеиваются в космическое пространство.