Tầng đối lưu (Tropo-sphere): Tầng khí quyển sát với mặt đất có độ cao từ 8-17 km (5-11 dặm). Đây là tầng khí quyển quen thuộc nhất với chúng ta. Mọi hiện tượng thời tiết tác động trực tiếp tới chúng ta (gió, mưa, bão…) hầu như đều xảy ra trong tầng đối lưu. Do gần Trái Đất nhất, tầng đối lưu cũng có mật độ không khí dày đặc nhất (chiếm hơn 50% lượng khí quyển của toàn Trái Đất). Được phản chiếu nhiệt từ vỏ Trái Đất, đây cũng là tầng khí quyển “ấm áp” nhất.
Tầng bình lưu (Strato-sphere): Nằm ngay trên đầu tầng đối lưu với độ cao từ 17-50km (11-31 dặm), tầng bình lưu là nơi chứa lớp ozone bảo vệ Trái Đất khỏi các tia cực tím từ Mặt Trời. Trái ngược với tầng đối lưu là càng lên cao càng lạnh, chính nhờ việc ozone hấp thụ các tia cực tím mà ở tầng bình lưu thì nhiệt độ lại tăng lên theo độ cao.
Tầng giữa (Meso-sphere): Tầng này nằm cách Trái Đất khoảng 85km (53 dặm), không chứa ozone và là tầng khí quyển lạnh nhất trong 5 tầng khí quyển của Trái Đất.
Tầng nhiệt quyển (Thermo-sphere): Ở trên cao 640km (400 dặm) so với Trái Đất, tầng nhiệt quyển chứa một lớp mỏng không khí và là tầng khí quyển nóng nhất vì tầng này không có ozone hấp thụ nhiệt nữa. Nhiệt độ ở đây có thể lên tới 1700 độ C.
Tầng ngoại quyển (Exo-sphere): Đây là tầng ngoài cùng của bầu khí quyển Trái Đất, nơi mà khí quyển của Trái Đất tiếp xúc với cả không gian vũ trụ bên ngoài. Một số nhà khoa học tin rằng tầng khí quyển này ở độ cao 9600km (6000 dặm) so với Trái Đất.