L'atmosfera terrestre è composta di azoto, per il 77% e ossigeno per il 21 %, ai quali si aggiungono, per circa il 2%, altri elementi (argon, biossido di carbonio, acqua). L'atmosfera è parzialmente trasparente alla radiazione infrarossa (IR) e opaca alla radiazione ultravioletta (UV): quest'ultima produce quindi un riscaldamento dell'atmosfera stessa e provoca fenomeni di ionizzazione (nella ionosfera, tra 200 e 400 km). Una parte degli UV produce la dissociazione dell'ossigeno molecolare (O₂) in ossigeno atomico che successivamente si ricombina a formare ozono (nella ozonosfera, a circa 30 km di altezza). La presenza di ossigeno libero (cioè non in forma di composti) è importante dal punto di vista chimico: l'ossigeno è un elemento molto reattivo e in condizioni normali si combina velocemente con altri elementi. L'ossigeno nell'atmosfera terrestre è quindi prodotto dai processi legati alla vita.

La temperatura dell'atmosfera vale circa 200 gradi assoluti (Kelvin, K. La relazione tra i gradi Kelvin e i gradi centigradi è: 0 ° K = -273.15° C) dal suolo a 40 km di altezza; tra 40 e 100 km mostra un aumento seguito da una diminuzione (strato di inversione) e da un nuovo forte aumento che, tra 100 e 1000 km di altezza, porta la temperatura a 1000° K. La pressione ha un valore di circa 900 millibar (mb) al suolo e diminuisce in modo continuo all'aumentare dell'altezza (1 mb = 10⁵pascal). Come si vede, il 90% della massa dell'aria della terra si trova sotto i 10 km di altezza.