A camada mais espessa da atmosfera é a troposfera, que tem em média 11 milhas de altura no equador e é mais fina nos pólos. Todo o clima ocorre nesta camada, e a troposfera contém quase 80% do ar da atmosfera terrestre. Acima da troposfera, em ordem crescente, estão a estratosfera, a mesosfera, a termosfera e a exosfera.
A estratosfera tem cerca de 20 milhas de espessura e contém 19 por cento do ar da Terra. A camada de ozônio existe na estratosfera. A parte superior da estratosfera é mais quente do que a parte inferior porque esta camada bloqueia a luz ultravioleta.
A média da mesosfera é de 180 graus Fahrenheit negativos. Esta camada se estende por cerca de 52 milhas acima da superfície, e é aqui que a maioria dos meteoros vaporiza na parte superior da atmosfera.
A termosfera, ou ionosfera, é muito quente devido à absorção de calor. No entanto, os humanos sentiriam frio nesta camada fina porque não há muito ar na termosfera. Quando as partículas ionizadas interagem com a termosfera, a aurora boreal aparece. Essa camada chega a 375 milhas acima da superfície.
A camada mais externa é a exosfera, que é onde as partículas de gás escapam para o espaço sideral. Dependendo das condições solares, a exosfera se estende de 620 milhas a mais de 6.200 milhas.