L'atmosphère terrestre se compose de plusieurs couches distinctes qui se distinguent par des variations de température, de composition chimique et de densité. Ces couches sont, de bas en haut : la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, la thermosphère et l'exosphère. La troposphère est la couche la plus basse, où se produisent les phénomènes météorologiques et où la vie telle que nous la connaissons existe. Dans la stratosphère se trouve la couche d'ozone, essentielle pour absorber la majeure partie des ultraviolets nocifs émis par le Soleil.

La composition actuelle de l’atmosphère terrestre résulte de milliards d’années d'évolution géologique et biologique. Il y a environ 4,5 milliards d’années, l’atmosphère primitive était surtout composée de gaz volcaniques, principalement de dioxyde de carbone, de vapeur d’eau et d’azote, avec peu ou pas d'oxygène libre. L’apparition des cyanobactéries, organismes capables de réaliser la photosynthèse, a conduit à la libération progressive d'oxygène dans l’atmosphère. Cette accumulation d'oxygène a eu des conséquences majeures sur la vie et l'évolution de la Terre.

L’atmosphère joue un rôle crucial pour soutenir la vie sur Terre. Elle régule la température terrestre en piégeant la chaleur solaire (effet de serre), transporte l’eau par le cycle hydrologique et protège les organismes vivants des rayonnements ultraviolets nocifs grâce à la couche d’ozone. L’oxygène atmosphérique est également essentiel pour la respiration aérobie, un processus qui permet aux êtres vivants d'extraire l'énergie des nutriments. La proportion d'oxygène et d'autres gaz influence directement la biodiversité et la complexité des écosystèmes.

Depuis le début de l'ère industrielle, les activités humaines ont substantiellement modifié la composition de l’atmosphère, notamment par l’augmentation des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N2O). Ces changements entraînent un réchauffement climatique global, affectant les écosystèmes et la biodiversité. La pollution atmosphérique, causée par l'émission de particules et de polluants chimiques, a également des effets néfastes sur la santé humaine et l'environnement. Des efforts internationaux, tels que le Protocole de Kyoto et l'Accord de Paris, visent à réduire ces impacts en limitant les émissions de gaz à effet de serre.