Za normálních okolností teplota vzduchu klesá se zvyšující se nadmořskou výškou, tedy čím níže, tím vyšší teplota a naopak. Způsobuje to zemský povrch, který pohlcuje sluneční paprsky a atmosféru ohřívá. Lehčí teplý vzduch pak stoupá, zatímco studený proudí na jeho místo, čímž vzniká koloběh, jenž se nazývá konvekce.

Někdy, zpravidla v podzimních a zimních měsících, však dochází k porušení až otočení tohoto jevu, čemuž se odborně říká inverze teploty vzduchu. Tehdy teplota s výškou neklesá, nýbrž stoupá.

Typická je inverze advekční, ke které dochází zejména v zimě. Vzduch se od země ochladí, zatímco ve výšce zůstává teplý.

Existuje však i více druhů inverzí. Například v mírném pásmu se poměrně často vytváří takzvaná inverze subsidenční, při níž studený vzduch klesá z vyšších vrstev do údolí, kde je uzavřen. Nad ním se mezitím tvoří oblačnost, v níž se pak často zachycují škodliviny a vzniká smog.

Radiační inverze je způsobena nočním chladnutím zemského povrchu. Přilehlá atmosféra rychle ztrácí teplotu, což v zimě zapříčiňuje přízemní mrazíky a v létě rosu.

Turbulentní inverze vzniká při nestandardním pohybu vzduchu, kdy dynamikou jeho proudění dochází k mísení jednotlivých vrstev. Často vznikají poblíž mořských pobřeží.

Teplotní inverze se navíc dělí i podle své polohy na výškové a přízemní. Často také leží více inverzí nad sebou. Většinou bývají rozehnány silným větrem, který přináší studená fronta.