Troposfer, Dünya yüzeyine en yakın olan katmandır. Yaklaşık olarak 8 ila 14 kilometre yüksekliğe kadar uzanır. Hava olaylarının (yağmur, kar, rüzgar vb.) büyük bir çoğunluğu bu katmanda gerçekleşir. Sıcaklık, yükseklikle birlikte azalır. Bu katman, canlıların yaşamı için en uygun koşulları barındırır.
Stratosfer, troposferin üzerinde yer alır ve yaklaşık 50 kilometre yüksekliğe kadar uzanır. Bu katmanda sıcaklık, yükseklikle birlikte artar. Stratosferin en önemli özelliği, ozon tabakasını içermesidir. Ozon tabakası, Güneş'ten gelen zararlı ultraviyole (UV) ışınlarını emerek Dünya'yı korur.
Mezosfer, stratosferin üzerinde bulunur ve yaklaşık 85 kilometre yüksekliğe kadar uzanır. Bu katman, atmosferin en soğuk bölgesidir. Meteorlar, mezosferde yanarak parçalanır ve yıldız kayması olarak bilinen olayı oluşturur.
Termosfer, mezosferin üzerinde yer alır ve yaklaşık 600 kilometre yüksekliğe kadar uzanır. Bu katmanda sıcaklık, yükseklikle birlikte hızla artar. Termosferde iyonosfer bulunur. İyonosfer, radyo dalgalarının yansıtılmasını sağlar ve haberleşme için önemlidir. Ayrıca, aurora (kutup ışıkları) olayları da termosferde meydana gelir.
Ekzosfer, atmosferin en dış katmanıdır ve termosferin üzerinde yer alır. Bu katman, uzaya geçiş bölgesidir. Hava yoğunluğu son derece düşüktür ve gaz molekülleri uzaya kaçabilir. Uydular ve uzay araçları genellikle ekzosferde bulunur.
Atmosfer katmanları, Dünya'yı dış etkenlerden koruyarak yaşamın devamlılığını sağlar. Her bir katmanın kendine özgü özellikleri, gezegenimizin karmaşık ve dinamik yapısının bir parçasıdır.