對流層大氣的熱量主要直接來自地面的長波輻射，壹般情況下，離地面越遠，氣溫越低，即氣溫隨高度增加而遞減，平均垂直遞減率為0．65℃/100米。但在壹定條件下，對流層的某壹高度有時也會出現氣溫隨高度增加而升高的現象，這種氣溫逆轉的現象就是逆溫。
按其產生的原因，逆溫主要有以下幾種類型：
1．輻射逆溫：在晴朗無風或微風的夜晚，地面很快輻射冷卻，貼近地面的大氣層也隨之降溫。由於空氣愈靠近地面，受地面的影響愈大，所以，離地面愈近，降溫愈多；離地面愈遠，降溫愈少，因而形成了自地面開始的逆溫。隨著地面輻射冷卻的加劇，逆溫逐漸向上擴展，黎明時達最強。壹般日出後，太陽輻射逐漸增強，地面很快增溫，逆溫便逐漸自下而上消失。夏季夜短，逆溫層較薄，消失也快，冬季夜長，逆溫層較厚，消失較慢。
2．平流逆溫：當暖空氣水平移動到冷卻的地面、水面或氣層之上時，底層空氣因受下墊面的影響迅速降溫，上層空氣因距離較遠，降溫較少，於是產生逆溫。逆溫的強弱，主要由暖空氣和冷地表面的溫差決定。溫差大，逆溫越強。冬半年，在中緯度的沿海地區，因為那裏海陸的溫差顯著，當海上暖空氣流到大陸上時，常常出現逆溫。
3．下沈逆溫：常發生在山地。山坡上的冷空氣沿山坡下沈到谷底，谷底原來的較暖空氣被冷空氣擡擠上升，從而出現溫度的倒置現象。這樣的逆溫主要是在壹定的地形條件下形成的，所以又稱為地形逆溫。如美國的洛杉磯因周圍三面環山，每年有200多天出現逆溫現象。
4．鋒面逆溫：對流層中，冷暖空氣相遇，暖空氣密度小，爬升到冷空氣的上面，兩者之間形成壹個傾斜的過渡區鋒面。在鋒面上，如果冷暖空氣的溫度差比較顯著，也可出現逆溫。由於鋒是從地面向冷空氣上方傾斜的，逆溫層也隨鋒面的傾斜而呈傾斜狀態。因此逆溫只能在冷空氣所控制的地區內觀察到。而且，逆溫的高度與觀測點相對於地面鋒線的位置有關，觀測點距地面鋒線愈近，逆溫高度愈低。
不管是何種原因形成的逆溫，都會對空氣質量產生很大影響，它阻礙了空氣的垂直對流運動，妨礙了煙塵、汙染物、水汽凝結物的擴散，幾十米甚至幾百米厚的逆溫層像壹層厚厚的被子罩在城市的上空，近地面的汙染物“無路可走”，只好“原地不動”，越積越厚，煙塵遮天蔽日，空氣汙染勢必加重。