大气层，也称为大气圈，是 因重力关系而围绕着地球的一层混合气体。它是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。
大气层的主要成分包括氮气（约占78.1%）、氧气（约占20.9%）、氩气（约占0.93%）以及少量的二氧化碳、稀有气体（如氦气、氖气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气。这些混合气体被称为空气。
大气层对地球生物的生存和地球气候的形成起着至关重要的作用。它不仅保护地球免受宇宙射线和太阳风的侵害，还通过温室效应调节地球的温度，使生命得以存在。
根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。对流层是大气中最稠密的一层，厚度在地球两极上空为8公里，在赤道上空为17公里，空气的移动主要以上升气流和下降气流为主。平流层位于对流层之上，其中水汽含量较高，对地球的温度调节有重要作用。中间层、热层和外大气层则分别位于更高的高度，具有不同的物理和化学特性。