Khí quyển được chia thành bốn lớp vì mỗi lớp có một độ dốc nhiệt độ riêng biệt. Bốn lớp của khí quyển là tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu và khí quyển. Đôi khi, tầng đối lưu được gọi là tầng dưới của bầu khí quyển và nhiệt độ được gọi là tầng trên của bầu khí quyển, với tầng bình lưu và tầng trung lưu được nhóm lại với nhau thành khí quyển ở giữa.
Tầng đối lưu là lớp khí quyển mà con người sinh sống, với không khí thoáng khí và nhiệt độ nói chung là dễ chịu, do sự phản xạ nhiệt của mặt trời ra khỏi trái đất. Lớp này, là nơi thời tiết xảy ra, bắt đầu từ bề mặt trái đất và kéo dài ra khoảng 4 dặm ở các cực và 11 dặm ở đường xích đạo. Tầng bình lưu kéo dài khoảng 30 đến 35 dặm trên bề mặt trái đất; đây là lớp mà máy bay thường bay qua. Tầng bình lưu bao gồm tầng ôzôn, tầng này hấp thụ nhiều bức xạ cực tím có hại trong ánh sáng mặt trời. Trong tầng trung lưu, nhiệt độ giảm mạnh, xuống mức thấp nhất là -120 độ F. Tầng trung lưu kéo dài từ khoảng 35 đến khoảng 50 dặm trên trái đất. Khí quyển vươn xa tới 400 dặm trên bề mặt trái đất; trong khi về mặt kỹ thuật, nó chứa các phân tử không khí, chúng cách xa nhau đến mức không có không khí thở được. Đây là lớp mà Trạm vũ trụ quốc tế hoạt động.
