Interaksi laut dan atmosfer berperan penting sebagai penggerak iklim global. Lautan dan atmosfer sangat penting untuk menopang kehidupan di Bumi. Reservoir untuk pertukaran bahan kimia dan energi, lautan dan atmosfer sama-sama penting dalam menentukan iklim sekarang dan di masa depan.
Lima lapisan atmosfer yang berbeda telah diidentifikasi, dibatasi oleh "pauses" di mana perubahan terbesar dalam karakteristik termal, komposisi kimia, pergerakan, dan kepadatan terjadi. Sebagian besar atmosfer terkandung dalam selubung gas yang relatif dangkal, partikel padat mikroskopis, dan partikel cair yang disebut aerosol, yang mengelilingi bola bumi, yang dikenal sebagai troposfer. Atmosfer sebagian besar terdiri dari nitrogen dan oksigen, dengan uap air, argon, karbon dioksida, dan banyak gas lain juga hadir.

Pemanasan yang relatif intens oleh matahari di daerah dekat khatulistiwa dibandingkan dengan garis lintang yang lebih tinggi menyediakan energi untuk pergerakan udara yang masif. Saat udara dihangatkan oleh daratan dan lautan di dekat ekuator, udara naik, mencapai puncak troposfer dan menyebar ke utara dan selatan. Akhirnya udara tersebut mendingin dan tenggelam kembali ke tanah. Pola sirkulasi global yang terdefinisi dengan baik terdiri dari serangkaian sel, yang terbesar membentang dari ekuator mencapai antara lintang 30 dan 40 derajat utara dan selatan, dinamai sel Hadley. Sel-sel tambahan membantu dalam mentransfer sejumlah besar panas dari daerah tropis ke kutub.
Iklim bumi juga bergantung pada pertukaran energi antara laut, atmosfer, tanah, dan biosfer. Lautan memainkan peran penting dalam mentransfer panas ke seluruh dunia. Salah satu contohnya yaitu pada siklus thermohaline yang mendistribusikan energi dari suatu belahan bumi ke belahan bumi lain. Siklus ini yang membuat energi di bumi menjadi seimbang. Fenomena penggabungan atmosfer laut penting lainnya adalah El Niño-Southern Oscillation.