Cấu tạo của lớp vỏ khí quyển gồm có các tầng: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu, tầng ngoài và tầng nhiệt. 

Tầng đối lưu

Đây là tầng thấp nhất của khí quyển, gắn liền với mọi hoạt động của con người. Bề dày trung bình của tầng này ở vĩ độ khoảng 16-18km, giảm dần về phía 2 cực còn 7-10km. 

Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ giảm dần theo độ cao, có nghĩa là càng lên cao thì nhiệt độ càng xuống thấp. Không khí chuyển động theo phương thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh khiến cho nước thay đổi ở cả 3 trạng thái. Mọi hiện tượng thời tiết tác động trực tiếp tới con người như gió, mưa, bão, sương mù, tuyết… đều xảy ra trong tầng đối lưu.

Tầng bình lưu

Tầng bình lưu nằm trên tầng đối lưu, có độ cao từ giới hạn trên tầng đối lưu đến 50km. Đây là tầng chứa lớp ozon bảo vệ Trái Đất khỏi các bức xạ tia cực tím từ Mặt Trời. Do ozon hấp thụ các tia cực tím nên càng lên cao thì nhiệt độ càng tăng. Các loại máy bay chuyên dụng thường bay ở ranh giới giữa tầng đối lưu và bình lưu để giảm thiểu các tai nạn do diễn biến bất thường của khí quyển.
Tầng trung lưu

Tầng trung lưu hay tầng giữa nằm ở độ cao khoảng 50km cho đến 80 – 90km. Trong tầng trung lưu, nhiệt độ giảm theo độ cao bởi nhiệt từ sự hấp thụ tia cực tím biến mất và hiệu ứng làm lạnh của CO2. Tầng này còn chứa các dạng mây dạ quang, sét dị hình Sprites và hiện tượng sao băng.