在大气层中最靠近地球表面的一层为：对流层。也是大气的最下层，密度最大，所包含的空气质量几乎占整个大气质量的75%，以及几乎所有的水蒸气及气溶胶。
对流层集中了约75%的大气的质量和90%以上的水汽质量。对流层由于受到地面森林、湖泊、草原、海滩、山岭等不同地形的影响，受日光照射而引起的气温的变化，因而造成垂直方向和水平方向的风，即空气发生大量的对流现象，故称为对流层。
其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化，它的高度因纬度而不同，在低纬度地区平均高度为17~18千米，在中纬度地区平均为10~12千米，极地平均为8~9千米。
对流层从地球表面开始向高空伸展，直至对流层顶，即平流层的起点为止。在高纬度的地区，因为地表的摩擦力会影响气流，形成了一个平均厚2千米的行星边界层。这一层的形成主要依靠地形而有所不同，而且亦会被逆流层的分隔而与对流层的其他部分分开。
在宇宙中恒星也有对流层，太阳内部能量向外传播除辐射，还有对流过程。辐射区的外围温度下降得很快，再加上太阳表面的辐射损失变大，使得上下温差也随之变大，这就形成了以湍流为主的强烈对流层。这一层气体性质变化很大，很不稳定。