Nhiệt khí quyển là một lớp của khí quyển Trái đất nằm ngay trên trung quyển và bên dưới ngoại quyển. Nhiệt quyển thực hiện một số chức năng quan trọng, chẳng hạn như điều chỉnh nhiệt độ và lọc các tia X mạnh và bức xạ cực tím phát ra bởi mặt trời. Khí quyển có khả năng duy nhất là giãn nở để hấp thụ nhiệt và chứa nhiều nhiệt độ khác nhau trong các lớp khác nhau của nó.
Một số nhiệt độ trong khí quyển là cố định và cố định trong khi những nhiệt độ khác thay đổi theo cường độ và thời gian ánh sáng mặt trời lọc qua. Phần dưới của khí quyển thường chứa nhiệt độ cao nhất và có khí quyển dày đặc nhất. Càng lên cao nhiệt độ, nhiệt độ sẽ chững lại, sau đó giảm dần về phía lớp trên cùng. Khí quyển, cũng như bề mặt Trái đất, thường ấm hơn vào ban ngày, sau đó lạnh đi vào ban đêm. Sự khác biệt về nhiệt độ ban ngày và ban đêm trong lớp này có thể rất lớn: nhiệt độ có thể trở nên ấm hơn 900 độ F khi mặt trời hoạt động mạnh nhất và trong những tháng mùa hè. Khí quyển được ngăn cách với ngoại quyển ở trên nó bởi một ranh giới gọi là nhiệt áp; ngược lại, mesopause tạo thành ranh giới giữa nhiệt quyển và mesosphere bên dưới. Khí quyển có mật độ thấp nhất trong tất cả các lớp của khí quyển và kéo dài một khoảng cách đáng kể đến các vùng ngoài cùng của khí quyển Trái đất.
