①根據熱態特征，可分為對流層、平流層、中間層、熱層和外層(也稱逃逸層或逃逸層)。對流運動最明顯的靠近地面的大氣區域是對流層，對流層的上邊界稱為對流層頂，赤道區約17 ~ 18 km高，極地約8 km高。從對流層頂到大約50公裏的大氣稱為平流層。平流層的大氣大部分是水平運動的，對流很弱。臭氧層位於這個區域。中間層又稱中層，是從平流層頂到80公裏左右的大氣區域；熱層是中層到300 ~ 500公裏的大氣層；熱層以上的大氣稱為外層大氣。
②根據大氣成分隨高度的分布特征，可分為均勻層和非均勻層。均勻層是指從地面到大約80公裏的大氣層，因為它的大氣成分的體積百分比保持不變。均勻層的平均分子量為28.966 g/mol，為常數。非均勻層是80公裏以上的大氣區域，不同大氣組分的體積百分比隨高度變化，平均分子量不再恒定。
③根據大氣的電離特性，可分為電離層和中性層。中性層又稱非電離層，是指以中性成分為主的大氣。電離層可分為D層、E層和F層。