大气边界层（或大气边界层）是地球大气的最低部分。它直接受到其与地球表面接触的影响。大气边界层以 1 小时或更小的时间刻度对热传递、污染物排放和其他表面加压做出响应。
大气边界层的深度取决于地点、季节、一天中的时间以及天气等。通常，大气边界层从地球的表面延伸 50 … 3000 米（164 ... 9840 英尺）。雾气、霾、薄雾、烟雾和空气污染是大气边界层中的典型现象。
大气边界层包含若干层类型：
- 对流边界层：由于机械和热效应微粒在其中很好地混合的空气层。对流边界层的深度称作混合高度。
- 夜间边界层：在日落时分形成的稳定空气层。其顶部通常由逆温标记。该层通常在清晨时被对流消除，但在来自太阳的热量不足以使夜间边界层消散时在白天也可能保持。
- 残留层：包含之前对流边界层在日落后遗留的微粒或由风远距离输送的微粒的空气层。
- 近地层：与地面最接近的空气层。其厚度通常为 50 ... 100 米（164 ... 328 英尺），大约为边界层高度的 10 %。