Плотность атмосферы меняется с высотой — у поверхности Земли она наивысшая, с поднятием вверх уменьшается. Так, на высоте 5,5 км плотность атмосферы в 2 раза, а на высоте 11 км — в 4 раза меньше, чем в приземном слое. В зависимости от плотности, состава и свойств газов атмосферу разделяют на пять концентрических слоев (см. рис.).

Нижний слой называют тропосферой. Её верхняя граница проходит на высоте 8-10 км на полюсах и 16-18 км — на экваторе. В тропосфере содержится до 80% всей массы атмосферы и почти весь водяной пар. Температура воздуха в тропосфере с высотой понижается на 0,6 °С через каждые 100 м и у верхней её границы составляет -45 55 °С. Воздух в тропосфере постоянно перемешивается, перемещается в разных направлениях. Только здесь наблюдаются туманы, дожди, снегопады, грозы, бури и другие погодные явления. Средняя плотность воздуха в тропосфере примерно равна 1,29 кг/м3.

Выше расположена стратосфера, которая простирается до высоты 50—55 км. Плотность воздуха и давление в стратосфере незначительны. Разреженный воздух состоит из тех же газов, что и в тропосфере, но в нём больше озона. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высоте 15-30 км. Температура в стратосфере повышается с высотой и на верхней границе её достигает 0 °С и выше. Это объясняется тем, что озон поглощает коротковолновую часть солнечной энергии, в результате чего воздух нагревается.

Над стратосферой лежит мезосфера, простирающаяся до высоты 80 км. В ней температура вновь понижается и достигает -90 °С. Плотность воздуха там в 200 раз меньше, чем у поверхности Земли.