Do ponto de vista químico, é heterogênea. Com exceção do vapor d'água, dos gases solúveis e das partículas sólidas e líquidas, seus principais componentes possuem concentrações instáveis.

Somente pequena parcela dos fenômenos que definem o tempo meteorológico ocorrem nesta camada. É onde se situam três quartos do peso de toda a atmosfera.

Sofre constante aumento da temperatura até o seu limite superior, mais ou menos a 10 km, onde as temperaturas chegam a, aproximadamente, -60ºC.

É instável, pesada e encontra em seu limite superior a tropopausa, que é uma faixa isotérmica de transição.

A presença da chamada ozonosfera nesta camada constitui um mecanismo térmico importante na configuração do perfil vertical de temperatura.