A convecção ocorre dentro de uma substância ou entre substâncias que estão em contato físico direto. Na convecção, a energia cinética dos átomos e moléculas é transferida por colisões entre átomos e moléculas vizinhas.

A condução somente ocorre em líquidos e gases. Consiste na transferência de calor dentro de um fluido por meio de movimentos do próprio fluido. O calor ganhado na camada mais baixa da atmosfera é mais frequentemente transferido por condução.

A convecção manifesta a sua importância entre a superfície da Terra e o ar diretamente em contato com a superfície. Como meio de transferência de calor para a atmosfera como um todo, a convecção é o menos significativo dos mecanismos de transferência de calor e pode ser omitida na maioria dos fenômenos meteorológicos.

A radiação consiste de ondas eletromagnéticas viajando com a velocidade da luz. Como a radiação é a única que pode ocorrer no espaço vazio, esta é a principal forma pela qual o sistema Terra-Atmosfera recebe energia do Sol e libera energia para o espaço.

A condução ocorre como consequência de diferenças na densidade do ar. Quando o calor é conduzido da superfície relativamente quente para o ar sobrejacente, este ar torna-se mais quente que o ar vizinho. Ar quente é menos denso que o ar frio, de modo que o ar frio e denso desce e força o ar mais quente e menos denso a subir. O ar mais frio é então aquecido pela superfície e o processo é repetido.