Nejnižší vrstva

obsahuje značné množství oxidu uhličitého, který vzniká biologickými procesy a spalováním.
Teplota atmosféry v troposféře s výškou klesá, přibližně o 0.8 až 1oC na 100 m. Ve stratosféře nastává od výšky přibližně 30 km pozvolný vzestup teploty. Vzrůst teploty pokračuje i v ionosféře a kolem 300 km dosahuje až 600 K. Zvyšování teploty ve vyšších vrstvách je způsobeno absorpcí ultrafialové části spektra slunečního záření. V ozonosféře je teplotní maximum, až po výšku 100 km teplota opět klesá, dosahuje asi 200 K (- 70 až 80oC). Spodní vrstvy atmosféry pohlcují sluneční záření poměrně málo, navíc ultrafialová složka je již pohlcena vyššími vrstvami. Spodní vrstvy se prohřívají od zemského povrchu konvekcí. V důsledku vyšší teploty povrchu Země v oblastech tropů, sahá zde vliv ohřátého vzduchu stoupajícího od povrchu Země vzhůru, až do výšky asi 17 km, kdežto v okolí pólů jen asi do výšky 9 km.
Vzduch ohřátý při povrchu Země odnáší do výšek vodní páry, které se tam srážejí a tvoří oblačnost. Vodní páry se v ovzduší dostávají až do výšek, do kterých zasahují konvektivní proudy ohřátého vzduchu.Jak již bylo vysvětleno, dnešní složení zemské atmosféry není původní a měnilo se v čase vývoje Země. Potvrzuje to též skutečnost, že nejhojnějšími prvky ve vesmíru jsou vodík a helium. Molekulární kyslík sice mohl postupně vznikat fotolýzou vody ultrafialovým zářením, avšak proces se zastavil vznikem ozonosféry, takže relatiní množství O2 by nepřekročilo 1 % obj. Dnešních asi 20 % kyslíku v atmosféře je výsledkem fotosyntézy v živých organismech, zejména v rostlinách. Bylo vypočteno, že dnešní vegetace na zemském povrchu by byla schopna vytvořit současné nožství kyslíku za asi 2000 let.