在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高100米，气温降低0.6°C。这主要是由于对流层大气的主要热源是地面长波辐射，离地面愈高，受热愈少，气温就愈低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象。
造成逆温现象的原因有很多种。例如，在晴朗无云或少云的夜间，地面很快辐射冷却，使贴近地面的气层也随之降温，离地面愈近，降温愈快，从而产生逆温现象。这种逆温，在大陆上常年都可出现，尤以冬季最强。再如，暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会发生接触冷却的作用，愈接近地表，降温愈快，于是产生逆温现象。另外，在锋面附近，由于冷暖空气的温度差比较大，暖空气爬到冷空气的上面，也会产生明显的逆温现象。实际上，大气中出现的逆温现象常常是由几种原因共同形成的。
无论那种条件造成的逆温，都对大气有一定的影响。由于逆温层的存在，造成对流层大气局部上热下冷，大气层结稳定，阻碍了空气垂直运动的发展，使大量烟尘、水汽凝结物等聚集在它的下面，易产生大雾天气，使能见度变坏，尤其是城市及工业区上空，由于凝结核多，易产生浓雾天气，有的甚至造成严重大气污染事件，如光化学烟雾等。