Atmosfera posiada budowę warstwową. Składa się bowiem z kilku wyraźnie różnych warstw o zmiennej miąższości oraz właściwościach, głównie fizycznych. Między nimi zalegają "strefy" przejściowe określane przyrostkiem -pazua. Wyróżnia się (od powierzchni ziemi w górę):

• troposferÄ™,
• tropopauzÄ™,
• stratosferÄ™
• stratopauzÄ™,
• mezosferÄ™,
• mezopauzÄ™,
• termosferÄ™,
• termopauzÄ™,
• egzosferÄ™.

Granice atmosfery są dość trudne do jednoznacznego ustalenia. Szczególnie tyczy się to granicy górnej, której badania ciągle trwają. W efekcie nie ma jednej definicji w tym zakresie. Międzynarodowa Federacja Lotnicza na przykład ustaliła granicę atmosfery na wysokości 100 km argumentując, iż konwencjonalne samoloty całkowicie tracą na tym pułapie sterowność. Dla NASA Kosmos rozpoczyna się z kolei na wysokości 122 km, bowiem po jej przekroczeniu promy wyłączają silniki. Niektóre jednak kraje, szczególnie USA, z przyczyn politycznych, militarnych nie uznają żadnej koncepcji.
W 2007 roku, na wysokości 200 km uwolniono urządzenie (Supra-Thermal Ion), które opadając wykonywało szereg pomiarów. Na podstawie uzyskanego zapisu górną granicę atmosfery wyznaczono na wysokości 118 km. Wykorzystano do tego zmianę prędkości przemieszczania się cząstek. W graniczących ze sobą warstwach różnica ta osiąga 1000 km.