Vật lý khí quyển là ngành áp dụng vật lý vào nghiên cứu khí quyển. Các nhà vật lý khí quyển cố thử tạo ra mô hình khí quyển Trái Đất và các hành tinh khác sử dụng các phương trình động lực học chất lưu, mô hình hóa học, cân bằng bức xạ, và các quá trình chuyển giao năng lượng trong khí quyển và các đại dương nằm bên dưới. Để có thể tạo mô hình các hệ thống thời tiết, các nhà vật lý khí quyển sử dụng các cơ sở của lý thuyết phân tán, mô hình truyền sóng, vật lý đám mây, cơ học thống kê và khoa học thống kê không gian, mỗi cái đều kết hợp chặt chẽ toán học và vật lý cấp cao. Vật lý khí quyển có liên hệ gần gũi với khí tượng học và khí hậu học và cũng bao hàm cả việc thiết kế và xây dựng các công cụ giúp nghiên cứu khí quyển và giải thích các dữ liệu chúng cung cấp, bao gồm cả những công cụ cảm biến từ xa.