科学家通常将地球的大气层按高度分为5层：
对流层、平流层、中间层、热层、逃逸层。
1、对流层是大气层的最底层，从地面到大约10-16千米处（极地大约8-9千米，赤道15-18千米）。这一层集中了约整个大气的四分之三的质量和几乎全部的水汽量。大气的对流在这一层十分发达，气温随高度的下升而均匀下降，平均每上升100米降低0.6℃，在11千米附近温度下降到-55℃。
2、平流层是从对流层顶向上到55千米高空附近。这一层是地球大气中臭氧集中的地方，尤其是在其下部，即在15-25千米高度上臭氧浓度最大，因而这一层又称
臭氧层。平流层虽然水汽极少，天气现象比较少见，但随着气象火箭和卫星的发射，发现这一层的气流等的变化与对流层中天气变化有着密切联系，相互影响。
3、中间层的温度随高度而下降，大约在80千米左右达到最低点，约为-90℃。中间层是从平流层顶向上，也就是从55千米到80千米的范围。
4、热层是从中层大气向上到500千米左右的范围。这里空气极其稀薄，尽管热层顶的气温可达1000℃-2000℃。
5、逃逸层是
地球大气层的顶部，这里地球的引力很小。这一层温度极高，但近于等温，这里的空气也处于高度电离状态。人类大部分的航天活动都是在逃逸层之内（或之外）进行的。