W zależności od warstwy atmosfery temperatura może albo maleć, albo wzrosnąć na wznoszących się wysokościach. Pięć warstw atmosfery, od najniższej do najwyższej, to troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i egzosfera.
W troposferze temperatury spadają wraz ze wzrostem wysokości, ponieważ traci ciepło emitowane z powierzchni Ziemi. W stratosferze temperatura wzrasta wraz ze wzrostem wysokości, gdy wzrasta ilość promieni ultrafioletowych absorbujących ozon. W mezosferze temperatura spada wraz ze wzrostem wysokości i może osiągnąć -194 stopnie Fahrenheita. Natomiast temperatury w termosferze mogą osiągnąć ponad 2700 stopni Fahrenheita.
