Tiga cabang ilmu fisika yang digunakan untuk menganalisis atmosfer adalah termodinamika, radiasi, dan hidrodinamika. Termodinamika mempelajari proses-proses yang berhubungan dengan transformasi energi, misalnya perubahan tekanan, perubahan suhu, perubahan fase. Radiasi mempelajari tentang perpindahan energi yang berhubungan dengan gelombang elektromagnetik terutama sifat-sifat gelombang radiasi matahari. Hidrodinamika digunakan untuk mempelajari hal-hal yang berkaitan dengan gerak atmosfer (gerak fluida).
Hukum-hukum termodinamika diantaranya yaitu :
- Persamaan gas yang menyatakan hubungan antara tekanan, volume dan suhu gas.
- Hukum termodinamika pertama yang berkaitan dengan konservasi energi
- Hukum termodinamika kedua yang membahas mengenai aliran energi
Hukum-hukum radiasi diantaranya yaitu :
- Hukum Kirchoff yang menjelaskan tentang pancaran (emisi) radiasi dari benda hitam
- Hukum Planck yang menjelaskan hubungan antara radiasi dan suhu
- Hukum Beer yang menjelaskan peristiwa absorpsi dari gelombang monokromatis yang melalui medium
- Hukum-hukum mengenai perpindahan energi radiasi (radiative transfer)
Hukum-hukum hidroninamika diantaranya yaitu :
- Hukum Newton tentang gravitasi yang menyatakan ada gaya tarik menarik antara dua massa yang berdekatan
- Hukum Newton I, yang menyatakan bahwa benda yang bergerak dengan kecepatan V akan tetap bergerak dengan kecepatan tersebut, dan benda yang diam akan tetap diam apabila tidak ada gaya yang bekerja terhadap benda tersebut.
- Hukum Newton II, yang menyatakan bahwa perubahan momentum terhadap waktu sama dengan resultan gaya yang bekerja pada benda yang mempunyai momentum tersebut.
- Hukum Newton III yang menyatakan bahwa besarnya gaya aksi sama dengan reaksi
- Hukum kekekalan massa (conservation of mass) atau hukum kontinuitas, yang menyatakan bahwa suatu sistem massa selalu tetap
- Hukum Newton Mengenai viskositas yang menyatakan bahwa antara lapisan-lapisan fluida terdapat gaya gesekan yang disebut dengan tegangan (streess)
