大氣中荷電的分子和氣溶膠粒子。大氣離子主要分小（輕）離子和大（重）離子兩種：通常的小離子為幾個中性分子聚集在一個離子周圍而成的粒子，其半徑約為10-8～10-7釐米，大約具有1.5釐米2/（伏·秒）的離子遷移率（離子在單位電場強度作用下的平均運動速度）；小離子附著著到大得多的中性氣溶膠粒子上就形成大離子，它的遷移率隻有(10-4～10-2)厘米2/(伏·秒)。這些離子的存在，使低層大氣具有微弱的導電性，不過，這種導電性主要取決於小離子。
大氣離子主要由大氣和地球內的放射性物質以及宇宙線的作用而產生。陸地上最低層大氣的電離，主要取決於地殼中放射性物質的作用，以大約每立方厘米、每秒產生8對離子的速率電離，即離化率為8/(厘米3·秒)。隨著高度增加，宇宙線的作用越來越大。在海洋上，宇宙線起主要作用。離化率最初隨高度而增加，就中緯度地區而言，在12公裡高度上達到45/（厘米3·秒）的極大值，繼續往上，隨著大氣密度的減小，離化率也大大降低。
大氣離子的濃度受很多因子所控制，主要有各種離化作用，小離子、大離子和小、大離子之間的復合作用，大氣中的平流和大氣湍流擴散輸送作用，以及大氣電場的引力作用等。平均而言，同一種符號的小、大離子濃度，在海洋上空大約分別為700個/厘米3和200個/厘米3；在鄉村上空大約分別為600個/厘米3和2000個/厘米3；而在城市上空則大約分別為100個/厘米3和20000個/厘米3。這說明氣溶膠粒子越多的地方，大離子越多，並且大、小離子濃度的變化趨勢相反。海陸上空，負、正離子濃度相差不大，但正離子稍多（見圖）。
