Najniższą warstwą atmosfery ziemskiej jest troposfera, która chociaż jest najcieńszą warstwą atmosferyczną, skupia w sobie około 80% masy powietrza atmosferycznego. Źródłem ciepła w tej warstwie jest ogrzana przez Słońce powierzchnia Ziemi. Dlatego wraz ze wzrostem wysokości temperatura powierza w tej warstwie spada. Tempo tego spadku, określone jako pionowy gradient termiczny wynosi średnio 1°C na każde 100 m wysokości (1°C/100 m).
Od góry troposferę ogranicza tropopauza, w której temperatura powietrza przestaje spadać. Ruch obrotowy Ziemi i związana z nim siła odśrodkowa powoduje, że położenie tropopauzy jest zmienne. Najniżej położona jest nad biegunami (7-9 km), gdzie temperatura wynosi około -45°C latem i -70°C zimą; najwyżej nad równikiem (15-18 km), gdzie temperatura powietrza waha się od -70°C do -80°C.
W troposferze skupiona jest prawie cała woda atmosferyczna, uczestnicząca w cyklu hydrologicznym. Obserwujemy też w niej intensywną cyrkulację (krążenie) powietrza atmosferycznego. Procesy te oraz wymiana ciepła z podłożem kształtują pogodę, jej zjawiska i klimat.