大氣層的成分主要有氮氣，占78.1%；氧氣占20.9%；氬氣占0.93%；還有少量的二氧化碳、稀有氣體和水蒸氣。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒有明顯的界限。
整個大氣層隨高度不同表現出不同的特點，分為對流層、平流層、臭氧層、中間層、熱層和散逸層，再上面就是星際空間了。
由于人們現在已有條件利用空間技術來了解宇宙中行星大氣的情況。通過對一些行星大氣探測結果的對比，可以看出各個行星上的大氣，處于不同的發展階段，這對于理解地球大氣的形成，很有幫助。