L'atmosphère est divisée en quatre couches car chaque couche a un gradient de température distinctif. Les quatre couches de l'atmosphère sont la troposphère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère. Parfois, la troposphère est appelée basse atmosphère et la thermosphère est appelée haute atmosphère, la stratosphère et la mésosphère étant regroupées sous le nom d'atmosphère moyenne.
La troposphère est la couche de l'atmosphère dans laquelle les gens vivent, avec de l'air respirable et des températures généralement confortables, en raison de la réflexion de la chaleur du soleil sur la terre. Cette couche, où se produisent les conditions météorologiques, commence à la surface de la terre et s'étend sur environ 4 milles aux pôles et 11 milles à l'équateur. La stratosphère s'étend à environ 30 à 35 milles au-dessus de la surface de la terre; c'est la couche que les avions traversent généralement. La stratosphère comprend la couche d'ozone, qui absorbe une grande partie des rayons ultraviolets nocifs de la lumière du soleil. Dans la mésosphère, les températures chutent considérablement, atteignant un point aussi bas que -120 degrés Fahrenheit. La mésosphère s'étend d'environ 35 à environ 50 miles au-dessus de la terre. La thermosphère s'étend jusqu'à 400 milles au-dessus de la surface de la terre; bien qu'il contienne techniquement des molécules d'air, elles sont si éloignées les unes des autres qu'il n'y a pas d'air respirable. C'est la couche dans laquelle fonctionne la Station spatiale internationale.