지구대기에서의 대류권(對流圈) 위에서 중간권의 아래까지의 기권(氣圈). 고도 6∼18km인 대류권계면으로부터 고도 50∼55km인 성층권계면까지의 기층(氣層)을 말한다. 해양에서는 깊이 약 500m 이하의 거의 수온이 같은 해수층(海水層)을 말한다. 대기 성층권의 밑면(대류권 계면)의 높이는 극지방에서 겨울에는 6∼8km, 여름은 10km 정도, 기온은 -50∼-60℃이고, 적도지방에서는 고도 17∼18km, 기온은 -80℃ 정도로 되어 있어서 고도는 극지방이 낮지만 기온은 적도지방이 훨씬 낮다. 중위도지방에서는 평균 높이 약 12km이지만 여름에는 저위도지방의 열대기단이 영향을 끼치기 때문에 높아지고, 겨울에는 극지방의 기단이 남하하기 때문에 고도가 낮아진다. 여기서부터 고도 20∼30km까지를 하부성층권(下部成層圈)이라고도 한다. 기온의 수직분포는 대류권계면으로부터 하부성층권 내에서는 거의 같거나 약간 높아지는 경향이다. 그러나 그 위에서는 하루 종일 햇빛을 받지 않는 겨울의 극지방을 제외하고 나머지 지방에서는 점점 높아져서 높이 약 50km에서 극대가 되어 0℃ 정도로 된다. 이렇게 성층권의 기온이 높아지는 까닭은 성층권 내에 형성되어 있는 오존층(ozone layer)이 태양복사의 자외선을 흡수해 가열되기 때문이다. 해양 성층권은 해면으로부터 500~1,400m의 수층(水層)이며 거의 등온이고 염분도 대략 일정하다. 중층수(中層水) ·심층수(深層水) ·저층수(底層水)로 나누는데, 대류는 거의 없으며 각층이 층류(層流)로 되어 있다.