L'atmosphère terrestre s'étend jusqu'à environ 10 000 km d'altitude, bien que 99 % de sa masse se concentre dans les 30 premiers kilomètres. Elle se divise en troposphère (0-12 km), stratosphère (12-50 km), mésosphère (50-85 km), thermosphère (85-600 km) et exosphère (>600 km).
Outre N₂ et O₂, elle contient des gaz traces comme le CO₂, la vapeur d'eau, l'ozone et le méthane qui régulent l'effet de serre. La couche d'ozone dans la stratosphère filtre le rayonnement UV. Tous les phénomènes météorologiques se produisent dans la troposphère, la couche la plus mince mais la plus dense.