In der Meteorologie treten Temperaturinversionen in der der Erdoberfläche am nächsten liegenden Schicht der Atmosphäre, der sogenannten Troposphäre, auf. Temperaturinversionen in der Atmosphäre treten auf, wenn eine kühle Luftschicht nahe der Erdoberfläche von einer darüber liegenden warmen Schicht bedeckt wird.
Unter normalen Bedingungen sinkt die Temperatur der Luft in der Atmosphäre mit der Höhe. Bei einer Temperaturinversion steigt die Temperatur mit der Höhe an. Es gibt vier Arten von Temperaturinversionen: Bodeninversionen, turbulente Inversionen, Senkungsinversionen und Frontalinversionen. Diese Temperaturinversionen in der Troposphäre wirken sich stark auf Niederschlag, Sichtbarkeit und Wolkenbildung nahe der Erdoberfläche aus.