大气圈的结构由四个部分组成，由下至上依次是：
对流层、平流层又称同温层、中间层、热层。
从地面至海拔8-14.5km都属于对流层，它是人类及生物主要活动的区域。在对道尔顿分压定律积分后，我们可以得出这样的结论：90%以上的大气圈气体集中在对流层，这也是对流层中
化学反应之所以十分丰富的原因。
接下来是平流层，我们所熟知的
臭氧层便在平流层中。平流层是在对流层以上至海拔大约50km的大气圈区域。顾名思义，平流层中的气体流动十分平稳，即没有对流层的剧烈。因为，平流层中温度随高度逐渐上升（两者成斜率为正的
正比），至层顶时温度可以达到约摄氏-3度。这样的温度特征是由于臭氧吸收
紫外线所致。
对流层与平流层加在一起，占有了99%的大气组分。故，剩下的两层都是十分十分稀薄的。
中间层自平流层向上至海拔85km，温度在这里再次随高度升高而降低，终至约-93
摄氏度。另外，中间层以及平流层（包括平流顶层和中间顶层）在“ATLASSpacelab”这一计划中曾被科学家们仔细研究。
热层是中间层以上至海拔约600km的区域。这里的温度（由于太阳辐射）再一次由高度增加而增加。这里的化学反应相对于地表要快许多，基本上物质都以其高能状态存在。
热层及中间层上半区域又被称为非均质层，在这个区域内，大质量的物质（分子、原子）在下面，小质量的在上面；混合并不均匀。相对来说，混合较均匀的下层大气空间则被称为均质层。