Воздух тропосферы не везде одинаков, потому что неодинаково распределение солнечного тепла по земной поверхности и очень различна сама поверхность. В результате взаимодействия с подстилающей поверхностью воздух приобретает те или иные физические свойства, а перемещаясь из одних условий в другие, быстро изменяет их — трансформируется. Так как воздух перемещается постоянно, трансформация его происходит непрерывно. При этом изменяются прежде всего температура и влажность. В определенных условиях (над пустынями, над индустриальными центрами) воздух заметно обогащается примесями, что отражается на его оптических свойствах.
Относительно однородные массы воздуха, распространяющиеся на несколько тысяч километров в горизонтальном направлении и на несколько километров в вертикальном, называют воздушными массами.
Воздушные массы формируются при условии длительного пребывания над относительно однородной территорией (частью континента, океана). Однако и при этом условии воздушная масса не может формироваться как единое целое, обладающее во всех частях одинаковым свойством. Постоянная трансформация вносит различия в свойства воздуха в пределах одной воздушной массы. Движение воздушной массы также нельзя представлять себе как движение единого тела в одном направлении. Направление и скорость частиц в воздушной массе существенно различны и постоянно изменяются. На разной высоте в одной воздушной массе движение воздуха часто бывает противоположным.
Различают теплые и холодные воздушные массы (TB и XB). Первые перемещаются с более теплой поверхности на более холодную, вторые, наоборот, с более холодной на более теплую.
Теплая воздушная масса охлаждается от подстилающей поверхности, вертикальный температурный градиент в ней уменьшается, часто наблюдается инверсия. Обычно такая воздушная масса устойчива. При большой влажности в надвигающейся на холодную поверхность теплой массе воздуха образуются адвективные туманы, над непрерывным покровом тумана часто располагаются слоистые облака, из которых выпадают моросящие осадки. Над слоем инверсии облака исчезают.
Холодная воздушная масса, приходящая на более теплую поверхность, прогревается от нее, вертикальный температурный градиент возрастает, и воздушная масса обычно бывает неустойчивой. Возникает термическая конвекция, образуются конвективные облака, выпадают ливневые осадки. В некоторых областях благодаря малой величине и непостоянству направления барического градиента движение воздушных масс замедляется, что создает условия для формирования существенно отличных друг от друга воздушных масс.
Выделяются четыре зональных очага формирования воздушных масс: экваториальная зона низкого давления, субтропическая зона высокого давления, зимние максимумы над континентами в умеренных широтах, сменяемые летом депрессиями, полярные зоны (арктическая и антарктическая). Соответственно различаются четыре типа воздушных масс, называемых географическими типами: экваториальный — ЭВ, тропический — TB, умеренный (полярный) — УВ (ПВ) и арктический (антарктический) — AB. Перечисленные типы воздушных масс отличаются температурой, влажностью, степенью запыленности. Каждый из четырех типов подразделяется на подтипы: морской (мАВ, мУВ, мТВ, мЭВ) и континентальный (кАВ, кУВ, кПВ, кЭВ), различающиеся прежде всего по влажности.

Арктический (антарктический) воздух отличается от воздуха умеренных широт (полярного) более низкими температурами, меньшей абсолютной влажностью и малой запыленностью. Тропический воздух, наоборот, имеет более высокую температуру, чем умеренный, континентальный его подтип характеризуется сухостью и запыленностью, морской тропический воздух влажный. Экваториальная воздушная масса влажная и теплая, но ее температура вследствие затрат тепла на испарение может быть несколько ниже температуры тропического воздуха. Деление экваториального воздуха на морской и континентальный почти не выражено, так как в экваториальных широтах испарение и над материками очень велико.
Воздушные массы не обладают во всех частях вполне одинаковыми свойствами, типу воздушных масс не могут иметь стандартных характеристик, а их приход не сопровождается всегда строго одними и теми же изменениями состояния атмосферы.