Vật lý khí quyển là ứng dụng của vật lý vào nghiên cứu khí quyển. Các nhà vật lý khí quyển cố gắng mô hình hóa bầu khí quyển Trái đất và bầu khí quyển của các hành tinh khác bằng các phương trình dòng chảy chất lưu, mô hình hóa học, ngân sách bức xạ và các quá trình truyền năng lượng trong khí quyển (cũng như cách chúng liên kết với các hệ thống khác như đại dương). Để mô hình hóa các hệ thống thời tiết, các nhà vật lý khí quyển sử dụng các yếu tố của lý thuyết tán xạ, mô hình truyền sóng, vật lý đám mây, cơ học thống kê và thống kê không gian có tính toán học cao và liên quan đến vật lý. Nó có liên kết chặt chẽ với khí tượng học và khí hậu học và cũng bao gồm việc thiết kế và xây dựng các công cụ để nghiên cứu khí quyển và giải thích dữ liệu họ cung cấp, bao gồm các công cụ viễn thám. Vào buổi bình minh của thời đại vũ trụ và sự ra đời của tên lửa âm thanh, ngành khí học cao không đã trở thành một nhánh phụ liên quan đến các tầng trên của khí quyển, trong đó sự phân ly và ion hóa là quan trọng.