Tra tutti i pianeti del Sistema Solare la Terra è l'unico a possedere un'atmosfera ricca di ossigeno e di azoto, elementi fondamentali per consentire la presenza della vita in tutte le sue forme, animali e vegetali (almeno come la concepiamo noi). L'atmosfera svolge anche un ruolo essenziale per garantire la protezione della vita: essa costituisce infatti uno schermo estremamente efficiente per assorbire le radiazioni ultraviolette e per il flusso di particelle provenienti dal Sole, che altrimenti la distruggerebbero quasi immediatamente.
L'atmosfera protegge inoltre la superficie terrestre dall'impatto delle meteoriti che, a eccezione di alcune di dimensioni particolarmente rilevanti, si disintegrano per l'attrito con gli strati superiori.
L'atmosfera svolge anche un ruolo molto rilevante nella definizione della morfologia deòòa superficie terrestre: i moti, i fenomeni meteorologici, le reazioni chimiche che hanno luogo nella bassa atmosfera costituiscono una delle cause più importanti delle continue trasformazioni della litosfera e della idrosfera. L'atmosfera interviene infatti in modo quasi esclusivo nei processi di erosione e di sedimentazione oltreché nel ciclo dell'acqua.

Composizione dell'atmosfera
Lo strato di atmosfera che circonda la Terra è estremamente sottile. Se si considera solo la parte più densa che giunge sino a circa 60 km al di sopra della superficie terrestre, si ha uno spessore che è pari a solo un centesimo del raggio terrestre all'equatore, che è di 6.378 km. In realtà, non si può definire un vero e proprio limite superiore dell'atmosfera, ma solo una regione di transizione in cui essa si confonde con lo spazio interplanetario. la composizione chimica e le caratteristiche fisiche dell'atmosfera variano secondo la quota. La composizione dell'atmosfera tra il suolo e 10-12 km può però considerarsi pressoché costante e formata da un miscuglio di gas tra i quali dominano nettamente l'azoto e l' ossigeno. Nell'atmosfera, in prossimità del suolo, sono pure presenti in tracce di poche parti per miliardo (ppb=parts par billion) in volume: ossido di carbonio CO (190 ppb), ozono O_³ (40 ppb), ammoniaca NH_³ (4 ppb), biossido di azoto NO_² (1 ppb), anidride solforosa SO_² (1 ppb), cloro l_² (0,6 ppb), ossido di azoto NO (0,5 ppb), solfuro di idrogeno H_²S (0,05 ppb), iodio I_² (0,01 ppb). Le loro concentrazioni possono subire fortissime variazioni in ragione dell'inquinamento atmosferico.

Pressione atmosferica
Peso esercitato sull'unità di superficie dalla colonna d'aria al di sopra del punto che si considera.
Al livello del mare, si assume come pressione normale il valore di 1033 kg/cm², equivalente al peso di una colonna di mercurio alta 760 mm e agente su un cm² di superficie. La pressione atmosferica viene generalmente misurata in millimetri di mercurio o millibar. Un millibar (mb) è un millesimo di bar. Un bar è la pressione esercitata da 750,06 mm di mercurio (mmHg) alla temperatura di 0°C (760 mm di mercurio corrispondono a 1.013 millibar). La pressione atmosferica è un importante fattore che influenza l'andamento del tempo meteorologico e che svolge pure un ruolo nella sua previsione.

Umidità atmosferica
Ai costituenti dell'atmosfera va aggiunta l'acqua che, sotto forma di vapore e di nubi, ne rappresenta circa lo 0,33% della massa totale e determina la cosiddetta umidità atmosferica. la presenza dell'acqua è l'elemento determinante ai fini della considerazione dei fenomeni meteorologici. Anche l'umidità atmosferica varia con la quota. Al livello del suolo e in prossimità di esso la quantità di vapore acqueo dipende dalle condizioni climatiche e dalla posizione geografica e può raggiungere una percentuale in volume pari al 4%. Nei primi 8 km di atmosfera l'umidità varia, nelle zone temperate, da 6,8 a 0,1 g/m³. La diminuzione continua sino a circa 15 km, dove si ha uno strato molto secco. Da 15 a 30 km si ha un certo aumento con la presenza di un tipo particolare di nubi, le nubi madreperlacee, che si formano tra i 25 e i 30 km. Una certa quantità di umidità è presente anche a un'altezza di circa 80 km, dove si osservano talvolta le cosiddette "nubi nottilucenti".

Elettricità atmosferica
L'atmosfera è sede di un campo elettrico, cioé è una zona di spazio dove si risente l'azione di forze elettriche. Tale campo è prodotto dalle cariche elettriche negative accumulate sulla Terra e dalle cariche, costituite soprattutto da ioni positivi, presenti nell'aria. La struttura del campo elettrico atmosferico è soggetta a notevoli e brusche variazioni per effetto delle pereturbazioni atmosferiche. La capacità dell'aria di poter condurre la corrente elettrica varia poi notevolmente con l'altezza. Tale conducibilità è bassa in prossimità del suolo, ma aumenta rapidamente con l'altezza per effetto della ionizzazione dell'aria prodotta dalle radiazioni cosmiche. Negli strati superiori è addirittura presente una zona in cui i gas sono ionizzati e che quindi ha un'altissima conducibilità elettrica.

Temperatura atmosferica
Il calore dell'atmosfera è dovuto all'irraggiamento solare. Il 30% della radiazione solare viene riflesso e diffuso nello spazio esterno dalle nubi; il restante viene assorbito dall'aria e dalla superficie terrestre. L'atmosfera ha anche un'azione selettiva sulle radiazioni solari. L'aria è infatti trasparente alla rediazioni dello spettro visibile, da 400 a 700 nm, e alle radiazioni delle cosiddette finestre radio, radioonde di lunghezza d'onda compresa tra alcuni millimetri e alcune decine metri. L'assorbimento dei raggi ultravioletti (lunghezza d'onda inferiore a quella del visibile) avviene nell'alta atmosfera e vi provoca un tipico riscaldamento. La radiazione infrarossa (lunghezza d'onda superiore a quella del visibile), fortemente calorifica, viene invece assorbita nella zona più bassa dell'atmosfera dall'anidride carbonica e dal vapore acqueo presenti vicino alla superficie terrestre. Queste due sostanze si comportano come il tetto di vetro di una serra e favorisce l'immagazzinamento di calore in prossimità del suolo. Questo effetto, noto come "effetto serra", contribuisce notevolmente a determinare la temperatura diurna sulla superficie terrestre, che risulta in media di circa 20 °C, mentre senza di esso dovrebbe essere di circa -23 °C. La trasmissione del calore tra suolo e atmosfera avviene per moti convettivi verticali. La temperatura dell'aria è variabile fortemente con l'altezza; fino a una quota di 10-12 km diminuisce regolarmente di 0,5-0,7 °C ogni 100 m sino a raggiungere -55 °C circa; da 12 km a 50 km aumenta sino a raggiungere 0 °C circa. Da questo punto la temperatura riprende nuovamente a diminuire sino a giungere a valori tra -70 e -100 °C a 80-90 km di quota. Ha allora inizio un rapido aumento che raggiunge negli strati atmosferici più alti i 1.000-2.000 °C circa. Data però l'estrema rarefazione delle molecole a queste altezze, il termine temperatura non ha riferimento alcuno con sensazioni fisiologiche, me è correlato unicamente all'energia di agitazione termica delle singole molecole. Il modo in cui varia la temperatura con l'altezza viene usato per definire i diversi strati dell'atmosfera stessa.
Tale suddivisione, adottata dall'Unione Internazionale di Geodesia nel 1951, è: troposfera, tropopausa, stratosfera, stratopausa, mesosfera, mesopausa, termosfera, termopausa, esosfera.