열권에서는 고도가 높아짐에 따라 온도가 상승하는데, 이는 그래도 적게나마 남아있는 산소나 질소 입자가 높은 에너지를 지닌 태양 복사를 흡수하는 까닭이다. 온도는 태양 활동에 따라 매우 큰 차이를 보이며, 섭씨 2,000도까지도 올라갈 수 있다.

대류권의 가장 큰 특징은 대류 현상이 활발하게 일어나며, 구름, 비, 눈과 같은 날씨 변화가 대부분 이곳에서 발생한다는 것이다. 이는 태양 복사열로 인해 지표면이 가열되면서 공기가 상승하고, 차가운 공기가 내려오는 순환이 지속되기 때문이다.

대류권의 맨 윗부분을 대류권계면 이라고 하며, 이곳에서는 기온 감소가 멈추고 비교적 안정된 성층권으로 넘어간다. 대류권과 성층권을 구분하는 이 경계는 비행기가 비행하기 적합한 높이로, 대부분의 상업용 항공기가 이곳을 비행한다.