Wraz z wysokością zmieniają się również cechy fizyczne atmosfery, tj. ciśnienie, gęstość, temperatura. Pionowe zróżnicowanie atmosfery stało się podstawą do wyróżnienia pięciu głównych jej warstw: troposfery, stratosfery, mezosfery, termosfery i egzosfery. Podział ten został przyjęty głównie w oparciu o cechy termiczne. Wytyczono także pomiędzy nimi warstwy przejściowe i nazwano je: tropopauza, stratopauza i mezopauza.
Troposfera
Jest najniższą i najcieńszą warstwą atmosfery (gr. tropos = zwrot, obrót) i stanowi ok. 80 % jej całkowitej masy. Obserwuje się w niej ciągłe przemieszczanie powietrza, jego mieszanie, oraz ruchy turbulencyjne. Górna jej granica zmienia się w zależności od pory roku i od szerokości geograficznej. Nad biegunami sięga ona do 7 km w zimie i do 9 km w lecie. W umiarkowanych szerokościach geograficznych od 10 km w zimie do 13 km w lecie. Nad równikiem zasięg troposfery waha się od 15 do 17 km przez cały rok.
Zróżnicowana grubość troposfery wynika głównie z różnic nagrzewania się obszarów leżących na różnych szerokościach geograficznych. W troposferze występuje spadek temperatury powietrza przy wzroście wysokości o 0,6°C na 100 m. W miarę wzrostu wysokości zmniejsza się także wilgotność. Spowodowane jest to spadkiem ciśnienia atmosferycznego przeciętnie o 11,5 hPa na 100 m. Troposfera zawiera w sobie prawie całą zawartość pary wodnej w atmosferze, dlatego więc w tej warstwie zachodzą procesy kształtujące pogodę, oraz klimat.
