Primul strat atmosferic, cel mai apropiat de suprafata pamantului, este troposfera, strat in care au loc marea majoritate a proceselor determinante in evolutia vremii.
 
Deoarece transferul de caldura se face de la suprafata terestra spre stratul atmosferic cel mai jos, aerul din apropierea solului este mai cald decat cel din altitudine. Ca urmare, distributia medie a temperaturii in troposfera arata o scadere cu inaltimea, cu 6,5 grade Celsius la 1000 m, valoare numita gradient mediu vertical al temperaturii.
 
La limita superioara a troposferei, deasupra braului ecuatorial, temperatura poate cobori sub –70°C. Pe masura cresterii latitudinii, inspre poli, ca urmare a scaderii grosimii stratului, temperatura in partea superioara a troposferei este mai ridicata. La  latitudinile temperate, se ating numai –55ºC - -60°C, iar deasupra Polului Nord se ating  -45°C  (deci cu 20°C- 25°C mai mult decât deasupra Ecuatorului).
 
Iarna, sunt cazuri concrete în care, deasupra Siberiei Centrale, la nivelul solului, datorită suprarăcirii radiative, se înregistrează -70°C, în timp ce la limita superioară a troposferei, numai -45°C sau -50°C.
 
Troposfera are, dintre straturile atmosferei, grosimea cea mai redusa, dar cuprinde cea mai mare parte a masei atmosferice, precum si a cantitatii de vapori de apa din atmosfera.
 
Grosimea acestui strat este variabila. Deasupra polilor, masoara aproximativ 7 km, la Ecuator aproximativ 18 km, iar in zona temperata, in functie de anotimp, variaza in jurul a 13 km.
 
Variatia de grosime reprezinta, in primul rand, efectul fortei centrifuge, care imprima forma de elipsoid de rotatie atat planetei, cat si atmosferei. De asemenea, intr-o masura mai mica, grosimea stratului depinde si de densitatea aerului. Aportul de caldura solara, diferit in functie de latitudine, genereaza diferente de densitate pe coloana intre pol si Ecuator, miscarile convective de natura termica fiind foarte intense la Ecuator si aproape nule la poli.
 
O alta caracteristica importanta a acestui strat o reprezinta variatia pe verticala a presiunii atmosferice. Presiunea descreste rapid cu altitudinea, avand, la 10 km deasupra nivelului marii, o valoare de 10 ori mai mica decat la sol.
 
Cea mai mare parte a manifestarilor meteorologice au loc in troposfera. Ca urmare a modului de variatie pe verticala a temperaturii si a prezentei vaporilor de apa, in acest strat se genereaza formatiunile noroase, al caror varf depaseste rareori limita superioara a troposferei. Inclinarea axei terestre este cauza incalzirii inegale a diferitelor regiuni, generand procese advective, calorice si de masa, atat pe verticala cat si pe orizontala.  In urma acestor procese, campul presiunii atmosferice se structureaza in formatiuni ciclonice (de presiune scazuta) si anticiclonice (de presiune ridicata).
 
Evolutia tridimensionala a acestor formatiuni, conjugata cu evolutia campului de temperatura, determina manifestarile de vreme.