在正常情況下，由於太陽短波輻射從地面反射到空氣的加熱是越接近地面越顯著的，因此隨高度增加，氣溫亦越來越低。在特殊的大氣環境下，產生溫度隨高度增加的現象，此稱為逆溫現象；而受逆溫現象影響的一段垂直厚度大氣則稱之為逆溫層。
逆溫層的出現主要是由空氣下沉所產生的絕熱增溫效應所引起。受高壓脊覆蓋或熱帶氣旋外圍下沉氣流影響下，都有機會出現逆溫層。逆溫層通常出現於對流層低層，厚度也較薄，大約幾百至千餘公里左右。
受逆溫層影響的地區，大氣都趨於穩定，對流不易發生，除了由寒潮所帶來的逆溫外，一般逆溫現象都會引致地面風力微弱；空氣中的懸浮粒子因而聚積而使空氣的質素變得惡劣。
