平流层又称同温层，是地球大气层里上热下冷的一层。此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于低部(高压环境下受重，氧原子聚合放热)。它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层是上冷下热的。在中纬度地区，同温层位于离地表10公里至50公里的高度，而在极地，此层则始于离地表8公里左右(低压失重环境下，氧原子扩散吸热)。

同温层含有臭氧，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，在同温层内部的臭氧层有吸收太阳辐射的功能，在此层的气温会随高度增加。