Trong khí tượng học, sự nghịch đảo nhiệt độ xảy ra trong lớp khí quyển gần bề mặt Trái đất nhất, được gọi là tầng đối lưu. Sự nghịch đảo nhiệt độ trong khí quyển xảy ra khi một lớp không khí mát gần bề mặt Trái đất được bao phủ bởi một lớp ấm bên trên.
Trong điều kiện bình thường, nhiệt độ của không khí trong khí quyển giảm theo độ cao. Khi xảy ra sự nghịch đảo nhiệt độ, nhiệt độ sẽ tăng theo độ cao. Có bốn loại nghịch đảo nhiệt độ: nghịch đảo mặt đất, nghịch đảo sóng gió, nghịch đảo lún và nghịch đảo trực diện. Sự nghịch đảo nhiệt độ này trong tầng đối lưu ảnh hưởng lớn đến lượng mưa, tầm nhìn và sự hình thành mây gần bề mặt Trái đất.
