Powietrze atmosferyczne jest mieszanką wielu składników, ale do podstawowych należą: azot w 78, tlen w 21%, 0,9% argonu, oraz 0,1% pozostałych składników, a są to: neon, krypton, hel, metan i wodór. Do zmiennych składników powietrza atmosferycznego należą para wodna (do 4% zawartości), dwutlenek węgla (0,03%), siarki, chlorek i jodek sodu, różnego rodzaju pyłki, popioły, meteory oraz aerozole.
Główne procesy kształtujące pogodę zachodzą w troposferze. Jej zasięg jest uzależniony od występowania prądów powietrznych. Powstawanie prądów powietrznych jest związane ze stopniem nagrzewania powierzchni Ziemi, i w związku z tym jest zależne od występowania pór roku. Największy zasięg troposfera ma nad strefą międzyzwrotnikową (około 15 km), a najmniejszy nad biegunami (7-8 km). Wraz ze wzrostem wysokością następuje spadek temperatury, o 0,6˚ co 100 metrów. Ciśnienie również maleje wraz z wysokością, i w najwyższych partiach wynosi tylko 200 hPa, a temperatura spada do -55˚C. Troposfera stanowi około 50% całej warstwy atmosferycznej.
Kolejną warstwą atmosferyczną jest tropopauza, która charakteryzuje się stałą temperaturą na całej swej wysokości występowania (-55˚C). Stratosfera znajduje się nad troposferą i sięga wysokości 50 km. Temperatura w stratosferze jest niezmienna do wysokości 25km, a powyżej wzrasta. Jej wzrost jest powodowany przez tworzenie się ozonu pod wpływem promieniowania UV. Jest to reakcja egzotermiczna, dlatego temperatura rośnie tu do 0˚C. Freony które się tu dostają w coraz większych ilościach, wchodzą w reakcję z tlenem niszcząc warstwę ozonową. Ciśnienie wynosi prawie 0 hPa, a w dolnej warstwie występują tzw. prądy strumieniowe. W kolejnej strefie atmosferycznej - stratopauzie, temperatura jest stała i wynosi 0˚C, podczas gdy w mezosferze spada do -90˚C, natomiast ciśnienie jest bliskie 1 hPa. Mezosfera występuje na wysokości od 50 do 85km. W menopauzie temperatura sięga -90˚C. Termosfera jest bardzo rozległą warstwą atmosferyczną i jej granica nie jest ściśle określona sięga 500-800-1000 km wysokości. Tutaj temperatura rośnie wraz ze wzrostem wysokości. Na wysokości 120 km temperatura wynosi 100˚C, na wysokości 200 km jest to już 400˚C, a na wysokości 500 km wynosi aż 700˚C. Jest to związane z pochłanianiem przez tlen i azot znajdujący się termosferze - promieniowania słonecznego. Dolna warstwa termosfery nazywana jest jonosferą. Specyficzną właściwością dolnej warstwy jonosfery jest zdolność do odbijania krótkich fal radiowych. W termosferze tworzy się tzw. zorza, czyli efekty świetlne jonów azotu i tlenu. Najbardziej zewnętrzną warstwą atmosfery jest egzosfera. Jej zasięg jest nieokreślony, a temperatura spada nawet do -273˚C. W egzosferze występuje podwyższony udział wodoru i tlenu.
Do najważniejszych czynników kształtujących klimat należą: szerokość geograficzna i związana z nią różna wysokość słońca nad horyzontem, występowanie ośrodków niżowych, odległości lądu od dużych zbiorników wodnych oraz ukształtowanie i zróżnicowanie ukształtowania powierzchni terenu.
Wyróżniamy kilka różnych mas powietrza. Są to: masa powietrza równikowego - związana z niżem okołorównikowym, masa powietrza zwrotnikowego - związana z wyżem zwrotnikowym i podzwrotnikowym, masa powietrza arktycznego, masa powietrza antarktycznego. W zależności od tego czy masy te występują nad lądem czy nie, mogą być morskie - czyli wilgotne z małymi amplitudami temperatur, lub kontynentalne - czyli suche i z dużymi amplitudami. Ciśnienie rozkłada się w różny sposób. Wyróżniamy niże okołorównikowe, wyże podzwrotnikowe i związaną z nimi siłę Koriolisa, niże w strefie umiarkowanej oraz wyże okołorównikowe.
Wiatry to poziome ruchy powietrza występujące w troposferze, wywołane zmianami ciśnień. Wiatr wieje zawsze ze strefy wyższego ciśnienia do strefy niższego ciśnienia. Im większa różnica ciśnień, tym większa prędkość wiatru. Jednostką prędkości wiatru jest m/s, albo może być przedstawiana za pomocą skali Beauforta, mierzona anemometrem. Wyróżniamy różne rodzaje wiatrów. Pasaty, czyli wiatry o charakterze stałym - ciężkie sprężone powietrze, przemieszczające się dołem w kierunku równika (siła Koriolisa) oraz antypasaty - gorące powietrze przemieszczające się w kierunku równoleżnika. Oprócz tego rodzaju wiatrów, występują wiatry występujące sezonowo. Należą do nich monsuny: letni oraz zimowy, wiatry lokalne typu fenowego, np. halny w Tatrach, który wieje nocą wzdłuż stoków w dół. Nad morzem występuje bryza morska i lądowa, która zmienia się dobowo i raz wieje od strony morza.
Opady zależą od stopnia wilgotności powietrza atmosferycznego. Wilgotność bezwzględną mierzy się w g/m3, wilgotność względną podaje się w %. Gdy para wodna ulega kondensacji, następuje sprężanie pary wodnej i jej skraplanie. Opad powstaje wówczas, gdy powietrze osiąga temperaturę punktu rosy. Klasyfikacja opadów wyróżnia: rosę - powstaje wskutek zetknięcia ciepłego powietrza z chłodnym powietrza i ma postać osadu. Szron to również rosa, ale w postaci lodu, pewną odmianą szronu jest szadź, która osadza się na różnych przedmiotach stałych. Rozkład opadów zależny jest od cyrkulacji powietrza w atmosferze, od układu frontów atmosferycznych, odległość od zbiorników wodnych oraz od ukształtowania terenu. Z opadami związane jest powstawanie chmur. Warunkiem koniecznym jest temperatura punktu rosy i obecność jąder kondensacji. Rozróżniamy chmury pierzaste - Cirrus (Ci), zbudowane z kryształków lodu. Są chmurami występującymi w najwyższych warstwach atmosfery (od 6 do 12 km). Mają postać włóknistych obłoczków. Chmury kłębiaste - Cumulus (Cu) - białe, niekiedy o ciemnej podstawie, złożone z drobnych kropel wody, występują na wysokości od 2 do 6 km. Chmury warstwowe - Stratus (St). Mają ciemną szarawą barwę, pokrywające ogromne połacie nieba, złożone z drobnych kropli wody lub lodu. Są to najniższe chmury, osiągają wysokość do 2 km. Wyróżniamy też: chmury warstwowe-deszczowe tzw. nimbostratus, lub cumulonimbus - burzowe.
Klimat morski charakteryzujący się chłodnymi latami, i łagodnymi zimami. Roczne amplitudy temperatur są niewielkie, zamykające się w granicach 23˚C. Sąsiedztwo morza lub dużych zbiorników wodnych łagodzi mroźne temperatury i wpływa łagodząco na pogodę.
Klimat lądowy ma inne właściwości niż klimat morski. Charakteryzuje się upalnym latem i mroźną zimą, a amplitudy temperatur są wysokie, przekraczające 23ºC. Wilgotność powietrza jest niewielka, a zachmurzenie małe - co wpływa na niewielką ilość opadów, których maksimum przypada na porę letnią.
Klimat okołorównikowy charakteryzuje się gorącymi temperaturami, średnio powyżej 20ºC. Wyróżniamy podział na klimat równikowy, podrównikowy wilgotny i suchy. W klimacie równikowym występują wysokie opady a także niskie dobowe oraz roczne wahania temperatury. W klimacie podrównikowym wilgotnym charakterystyczne jest występowanie pór deszczowych i suchych. Klimat podrównikowy suchy czyli sawannowy również ma dwie pory - czyli suchą i deszczową, a wahania temperatury są duże.
Klimat zwrotnikowy - w klimacie tym średnia temperatura w najchłodniejszym miesiącu waha się do 10 do 20ºC. Podział wyróżnia klimat zwrotnikowy skrajnie suchy z dużymi amplitudami temperatur i barkiem opadów, oraz klimat zwrotnikowy morski gdzie opady są duże a wahania temperatury niewielkie.
Klimat podzwrotnikowy - średnia temperatura w najchłodniejszym miesiącu waha się od 0 do 10ºC, w klimacie śródziemnomorskim występują ciepłe i suche lata, a zimy są łagodne i wilgotne. Klimat pustynny ciepły charakteryzuje się dużymi amplitudami temperatur i niskimi opadami. W klimacie podzwrotnikowym monsunowym występują suche zimy i wilgotne lata, a w klimacie monsunowym gorącym występują dość małe wahania temperatur, natomiast w porze deszczowej - obfite opady. W klimacie monsunowym chłodnym amplitudy temperatur są znaczne, oraz duże opady w porze letniej.
Klimat umiarkowany dzieli się na chłodny i ciepły. Klimat umiarkowany ciepły może być morski - z dużymi opadami w ciągu roku i małymi amplitudami temperatur; lądowy - z małymi opadami i dużymi amplitudami temperatur; przejściowy - który odznacza się dużą zmiennością pogody. Klimat umiarkowany chłodny dzieli się na morski - z łagodnymi zimami i chłodnymi latami oraz dużymi opadami w ciągu całego roku; lądowy - z krótkim chłodnym latem, długimi i mroźnymi zimami oraz niewielką liczbą opadów. Średnia temperatura klimatu umiarkowanego waha się od 0 do 10ºC.
Klimat okołobiegunowy charakteryzuje się średnią temperaturą w ciągu roku poniżej 0ºC. Podział wyróżnia klimat subpolarny z temperaturą w najcieplejszym miesiącu przekraczającą 0ºC, oraz klimat polarny wyróżniający się opadami śniegu i mroźną pogodą w ciągu całego roku.
