A Camada de Inversão Térmica consiste em um fenômeno meteorológico que ocorre principalmente em metrópoles e principais centros urbanos. As radiações solares, durante o dia, aquecem o solo e o calor que fica retido no mesmo. Já durante a noite, irradia-se, aquecendo as camadas mais baixas da atmosfera. Essas camadas, devido sua temperatura mais elevada, ficam menos densas e sobem, formando correntes de convecção do ar.
Num primeiro momento, a camada de temperatura elevada sobe e passa pela camada de ar frio e esta, por sua vez, por ser mais densa, se mantém embaixo. Diante disso se forma uma camada de ar frio embaixo, uma camada de ar quente no meio e a razoável altitude e, finalmente, uma outra camada de ar frio acima da quente e a grande altitude. A camada de ar quente acaba servindo como uma espécie de "capa" que não deixa, por exemplo, que os gases poluentes e tóxicos passem para as camadas mais altas da atmosfera. A isso dá-se o nome Camada de Inversão Térmica.

Esse fenômeno ocorre geralmente nos dias frios do inverno, onde a formação de frentes frias é maior. Quando há deslocamento horizontal dos ventos, a camada de ar frio é carregada e a camada de ar quente desce, extinguindo o fenômeno da Inversão Térmica