平流层含有臭氧，具有吸收紫外线功能，保护地球上所有生物的生存和地表免于受阳光中强烈的紫外线致命的侵袭。
同温层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其含有丰富的臭氧，因此其上半部分由于吸收了大量来自太阳的紫外线而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。同温层的顶部气温大概徘徊在-3C左右，与地面气温差不多。同温层顶部称为同温层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。
至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使得同温层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把同温层的顶部加热。至于同温层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的同温层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。
对流层，高度每上升1公里，气温会平均下降摄氏6.99度。在中纬度地区气温会由海平面的大约+17℃下降至平流层顶的大约-52℃。这种气温递减是因为绝热冷却的出现。当空气上升时，气压会下降而空气随之扩张。为了使空气扩张，需要有一定的功施予四周，故此气温会下降。（因热力学第一定律）
而在极地（高纬度地区），由于平流层相对地薄，所以气温只会下降至-45℃，相反赤道地区（低纬度地区）气温可以下降到-75℃。
正因为平流层的上部热下部冷，所以平流运动特别显著。
为什么民航客机都要飞这么高呢？飞低点不更省油吗！