根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。整体厚度在1000千米以上。
对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大，云、雾、雨等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低，大约每升高1000米，温度下降5～6℃。动、植物的生存，人类的绝大部分活动，也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显，故称对流层。
对流层以上是平流层，大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定，大气是平稳流动的，故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在－55℃左右。
平流层以上是中间层，大约距地球表面50至85千米，这里的空气已经很稀薄，突出的特征是气温随高度增加而迅速降低，空气的垂直对流强烈。
中间层以上是暖层，大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。
散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。 除此之外，还有两个特殊的层，即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米，实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的，使氧分子变成了臭氧。电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体，被太阳光的紫外线照射，电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大，我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点，来实现电磁波的远距离通讯。
大气层的成分
大气的成分很复杂，除了氧气和氮气外，还有氢、二氧化碳、氦、氖、氩、 氪、氙、臭氧等气体。氮和氧分别占了空气总容积的78.09％和20.95％，其他气体的总和还不到空气总容积的1％。大气层中还含有一定数量的水和各种尘埃杂质， 是形成云、雨、雾、雪的重要物质。
大气圈里的空气虽然看不见，但质量大得惊人。据科学家估算，整个地球周围有5000多亿吨重的空气。住在地球上的人，如果没有人体内向外的压力，会被压得粉身碎骨。由于地球引力的作用，大气质量的十分之九都集中在近地面的16公里以内的大气层里。离地面越高，空气就越稀薄。
大气层作用：
在大气层的作用下，植物每天制造出来的氧气留在地球表层，有助于生物圈供氧。
大气层渗透着地球每天蒸发的气态水，能以下雨或下雪的方式回归地球上，确保地球水圈的循环。
大气层能将阳光紫外线辐射降低到地球生物圈生活顺应性范围，有利于地球生物圈的良性生长。
大气层可以避免地表温度发生剧烈变化和水分流失，使地表温度不至于过高或过低，为万物生长提供有利的条件。
大气层能分解、摩擦燃烧太空外来物质，保护地表不受外来物质的冲击。
大气层对人类的生活至关重要，所以要保护环境，共同维护我们的家园。