L'atmosphère terrestre, qui a une épaisseur d'environ 300 milles, est principalement composée d'azote et d'oxygène, bien qu'il y ait de nombreuses autres substances traces dans sa composition. Les substances traces ne représentent que 1% de la majeure partie de l'atmosphère tandis que l'azote (78 %), l'oxygène (21 %) et l'argon (1 %) constituent le reste.
La minorité 1% contient une variété de choses, y compris des quantités infimes de néon, de dioxyde de carbone, d'hélium, de krypton, de méthane, d'oxyde nitreux, d'hydrogène, d'iode, d'ozone, de xénon, d'ammoniac et de monoxyde de carbone. À basse altitude, de la vapeur d'eau peut également être présente.
L'atmosphère primitive de la Terre n'était pas aussi hospitalière que l'atmosphère actuelle. En fait, il était environ 100 fois plus dense il y a environ 4,4 milliards d'années lorsque la terre s'est refroidie pour la première fois et était beaucoup plus abondant en ammoniac et en dioxyde de carbone qu'aujourd'hui. La Terre est la seule planète connue pour abriter la vie puisque l'atmosphère protège la planète du rayonnement et de la chaleur du soleil.
L'atmosphère est divisée en cinq couches, dont la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, la thermosphère et l'exosphère. La couche la plus proche de la Terre est la troposphère. C'est environ quatre à 12 milles d'épaisseur. Les scientifiques en savent le moins sur la mésosphère, car les ballons météorologiques et les avions à réaction ne peuvent pas atteindre sa hauteur (de 31 à 53 milles au-dessus de la Terre) et les satellites orbitent trop haut au-dessus d'elle.