Planetę naszą otacza powłoka gazowa, która ochrania życie na Ziemi przed zgubnym promieniowaniem słonecznym oraz niską temperaturą panującą w kosmosie. Powłoka ta to atmosfera, w skład której wchodzi powietrze, niezbędne organizmom żywym do oddychania, para wodna oraz cząsteczki pyłów. Składniki powietrza to: azot 78,08 %, tlen 20,95%, argon 0,93%, neon 0,002%, hel 0,0005%, krypton 0,0001%, wodór 0,00005%, ksenon 0,000009%, ozon 0,000001%, a dwutlenek węgla stanowi 0,03%. Nieodzowne do życia organizmów na Ziemi są tlen, ozon, ale również dwutlenek węgla. Natomiast w wyniku kondensacji pary wodnej powstają chmury i mgły, czyli ogromne zbiorowiska drobnych kropelek wody lub kryształków lodu, unoszące się w powietrzu. To dzięki chmurom mamy opady deszczu, śniegu, mżawki. Grubość atmosfery wynosi prawie 2000 km, a grawitacja utrzymuje ją wokół naszej planety. W miarę wzrostu wysokości zmienia się temperatura powietrza, ciśnienie i gęstość atmosfery. Te zmieniające się warunki stały się podstawą do wyodrębnienia pięciu głównych warstw atmosfery: troposfery, stratosfery, mezosfery, termosfery i egzosfery. Rozgraniczają je warstwy przejściowe zwane kolejno: tropopauzą, stratopauzą i mezopauzą. Najniższą warstwą jest troposfera. Jej wysokość waha się od około 7 km nad biegunami do około 17 km nad równikiem. To zróżnicowanie grubości warstwy zależy od siły odśrodkowej wywołanej ruchem obrotowym Ziemi (największej na równiku) oraz od temperatury i ciśnienia powietrza przy powierzchni oceanów i lądów. Troposfera zawiera prawie 80% ogólnej masy powietrza oraz 99% ogólnej ilości pary wodnej. To właśnie w tej warstwie zachodzą zjawiska związane z pogodą, zmienia się temperatura, ciśnienie, wieją wiatry, tworzą się chmury. W troposferze obserwuje się spadek temperatury powietrza przy wzroście wysokości. Temperatura górnej części troposfery wynosi w zależności od pory roku i szerokości geograficznej od około -45oC do około -80oC. Warstwa, w której kończy się ten typowy dla troposfery spadek temperatury przy wzroście wysokości, nazywa się tropopauzą. Nad nią zalega stratosfera, która sięga do wysokości 50-55 km nad powierzchnią ziemi. Temperatura w miarę wznoszenia się wzrasta, a w górnej części stratosfery może występować nawet temperatura dodatnia. Wzrost temperatury w górnej stratosferze jest spowodowany obecnością ozonu, który w tej warstwie osiąga największą koncentrację. Warunki panujące w dolnej stratosferze wykorzystywane są przez lotnictwo. Powyżej 50-55 km nad powierzchnią Ziemi rozpościera się mezosfera i sięga do około 80 km. Obserwuje się tutaj znów silny spadek temperatury w miarę wzrostu wysokości, to w tej warstwie występują najniższe temperatury w całej atmosferze. W mezopauzie, na wysokości 80-85 km, temperatura obniża się nieraz do -90oC, a nawet do -100oC. Kolejna warstwa to termosfera, w której gaz jest bardzo rozrzedzony, lecz silnie nagrzany przez docierające tu bez większych przeszkód promieniowanie słoneczne. W miarę wzrostu wysokości rośnie również temperatura gazu, osiągając na wysokości około 250 km prawie 700oC. W termosferze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego powstają jony i elektrony, stąd jej druga nazwa jonosfera. Warstwy zagęszczonych jonów i elektronów odbijają fale radiowe o różnych zakresach długości, co ułatwia łączność radiową na Ziemi. To również w termosferze powstaje zorza polarna, zjawisko świetlne wywołane oddziaływaniem Słońca. Powyżej 600 km rozpościera się najwyższa, zewnętrzna warstwa atmosfery zwana egzosferą, która cechuje się nadzwyczaj silnym rozrzedzeniem gazów. Górnej granicy atmosfery ziemskiej nie można dokładnie określić. Jeszcze wysoko ponad Ziemią oddziałuje jej pole magnetyczne i siły przyciągania.

Każda planeta naszego słonecznego układu posiada swoją własną atmosferę. Merkury posiada bardzo rzadką atmosferę, w której skład wchodzi przede wszystkim tlen i sód. W mniejszych ilościach występują w niej wodór, hel oraz potas. Wykryto także śladowe ilości argonu, dwutlenku węgla, wody, azotu, ksenonu, kryptonu i neonu. Ciśnienie merkuriańskiej atmosfery stanowi nikły ułamek ciśnienia atmosfery ziemskiej - ledwie 10-12 h Pa - jest to prawie próżnia laboratoryjna. To, że w atmosferze tej występuje hel, jest z pewnością wynikiem oddziaływania wiatru słonecznego. Tlen, sód i azot zostały najprawdopodobniej uwolnione z powierzchni planety przez rozgrzewające promieniowanie Słońca. Z powodu słabej grawitacji Merkurego cząstki te stale ulatują w przestrzeń międzyplanetarną.

Wenus posiada bardzo gęstą atmosferę, ciśnienie przy powierzchni jest 93 razy większe niż na Ziemi. Atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla (96,5 %) oraz, w znacznie mniejszym stopniu, z azotu (ok. 3,5 %). Inne pierwiastki i związki chemiczne występujące w śladowych ilościach to dwutlenek siarki, tlenek węgla, argon, neon, chlorowodór, fluorowodór i para wodna. Ciśnienie na powierzchni planety jest 90 razy większe niż na powierzchni Ziemi (podobne spotyka się na głębokości 1 kilometra w oceanach).

Temperatura na powierzchni globu oscyluje w granicach 400°C, a w niektórych miejscach nawet 500°C (jest ona wyższa niż temperatura topnienia ołowiu). Różnice między stroną dzienną i nocna nie przekraczają 25°. Mimo że Wenus znajduje się prawie dwa razy dalej od Słońca niż Merkury, to jest najgorętszą planetą w Układzie Słonecznym. Tak wysoka temperatura jest spowodowana przez efekt cieplarniany, który powstaje, ponieważ związki chemiczne atmosfery Wenus blokują emisję promieniowania na długości fal podczerwonych. Szacuje się, że maksymalna możliwa temperatura przy powierzchni może wynosić 650°C, gdyż rozgrzewając się atmosfera wypromieniowuje więcej ciepła. Być może taka sytuacja miała już miejsce w historii Wenus. Ciekawą tego konsekwencją jest fakt, że chmury ulegają wtedy rozproszeniu, odsłaniając powierzchnię. Po ochłodzeniu chmury pojawiają się ponownie.

Atmosfera Marsa jest bardzo cienka i rozrzedzona. Średnie ciśnienie atmosferyczne waha się w granicach 750 paskali (jest to około 0.75% ciśnienia atmosferycznego na Ziemi). Ponieważ grawitacja Marsa jest prawie trzykrotnie mniejsza od ziemskiej, wysokość na jakiej ciśnienie spada 2,72 raza (czyli o czynnik e) jest dla atmosfery tej planety prawie dwukrotnie większa niż dla atmosfery ziemskiej i wynosi 11 km. Jej skład to głównie dwutlenek węgla (95.32%), azot (2.7%) i argon (1.6%). Pozostałe 0,38% stanowią pierwiastki śladowe, wśród których znajduje się także tlen. Hipoteza, która tłumaczy obecność tak cienkiej atmosfery głosi, iż głównym czynnikiem odpowiedzialnym za jej erozję jest wiatr słoneczny. Wskutek braku pola magnetycznego o globalnym zasięgu, cząsteczki wiatru nie są odpychane, lecz bez trudu zderzają się z atomami gazów atmosferycznych, wywiewając je w przestrzeń kosmiczną.

Atmosfera Jowisza składa się w ok. 86% z wodoru i ok. 14% z helu (biorąc pod uwagę ilość atomów. Pod względem masowym zawartość wodoru i helu wynosi odpowiednio ok. 75% i ok. 24%). Około 1% (w głębszych warstwach do 5%) to cięższe substancje, przede wszystkim związki zawierające wodór (metan, woda, amoniak). Atmosfera planety zawiera również śladowe ilości węgla, etanu, siarkowodoru, neonu, tlenu, fosforowodoru i siarki. W zewnętrznych warstwach można obserwować zestalony amoniak.

Saturn posiada atmosferę, która składa się głównie z wodoru - 88%, helu - 11%, a ponadto z amoniaku, metanu, etanu oraz acetylenu. W skład powłok gazowych otaczających UranNeptun wchodzą przede wszystkim wodór i hel oraz w niedużych ilościach metan. Natomiast w skład atmosfery Plutona wchodzi najprawdopodobniej metan.

Działalność przemysłowa, rozwój komunikacji i ogrzewanie mieszkań są źródłem zanieczyszczeń, które wraz z wiatrem rozprzestrzeniają się po całej Ziemi. Spalanie coraz większej ilości surowców energetycznych spowodowało zmianę składu chemicznego atmosfery ziemskiej. Zwiększona zawartość dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych jak metan, związki chlorofluorogenne czy tlenek azotu, ułatwia docieranie promieni słonecznych do powierzchni Ziemi. Z drugiej strony gazy te pochłaniają promieniowanie, które wysyła nagrzana Ziemia. Następuje wówczas wzrost temperatury dolnych warstw atmosfery i zwiększa się efekt cieplarniany. Przypuszcza się, że wzrost przeciętnej temperatury powietrza naszej planety, jaki odnotowano w ciągu ostatnich 100 lat, spowodowany jest zagęszczeniem gazów cieplarnianych w atmosferze. W wyniku dalszego ocieplenia dolnej warstwy atmosfery może stopić się znaczna część lodowców górskich jak również lądolodów Grenlandii i Antarktydy. Podniesienie się poziomu mórz i oceanów spowoduje zalanie nisko położonych części lądów. Jednym z przejawów zmian klimatu jest wzrost częstotliwości występowania zjawisk ekstremalnych jak burze, nawalne deszcze powodujące powodzie, opady gradu, trąby powietrzne.

Niebezpiecznym zjawiskiem jest niszczenie warstwy ozonowej chroniącej Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem Słońca. Największa koncentracja ozonu występuje w górnych warstwach stratosfery. Gaz ten powstaje wskutek zderzenia się cząsteczek tlenu O2 z tlenem atomowym O, który jest wytwarzany pod wpływem promieniowania ultrafioletowego Słońca. Warstwa ozonowa działa jak tarcza zatrzymując znaczną ilość szkodliwego promieniowania ultrafioletowego, które jest zabójcze dla mikroorganizmów, ponadto wywołuje różne choroby skóry i oczu u ludzi i zwierząt. Do zmniejszenia zawartości ozonu w stratosferze, czyli tak zwanej dziury ozonowej przyczyniają się wybuchy jądrowe, przeloty samolotów naddźwiękowych i związki chemiczne emitowane przez przemysł. Za główne zagrożenie dla warstwy ozonu uważa się freony, stosowane w aerozolach, urządzeniach chłodniczych, klimatyzacyjnych oraz do produkcji materiałów izolacyjnych, rozpuszczalników i opakowań z tworzyw sztucznych. Zmniejszenie zawartości ozonu obserwuje się przede wszystkim w rejonie bieguna południowego.

Dużym zagrożeniem dla środowiska przyrodniczego jest szybki wzrost emisji dwutlenku siarki SO2. W wyniku reakcji tlenków siarki z wodą zawartą w powietrzu powstaje kwas siarkowy. Rozcieńczony wodą spada na powierzchnię Ziemi jako kwaśny deszcz lub śnieg. Kwaśne opady występują nie tylko na obszarach silnie uprzemysłowionych, ale rozprzestrzeniają się również na cały świat. Kwaśne deszcze spadają na lasy półkuli północnej powodując usychanie milionów drzew. Wiele jezior jest pozbawionych życia, bowiem ich wody są zbyt kwaśne dla większości organizmów żywych.