大气的空间状态很复杂，而大气温度、压强、密度以及黏滞系数、热导率和风等大气环境的参数随高度的分布状况，是航空、军事和空间科学研究工作中必不可少的资料。因此，人们根据大量高空探测的数据和理论，规定了描述地球大气在稳定状态时的基本性质所需要的数学公式和有关参数的标准值，即称为“标准大气”。

世界气象组织（WMO）对于标准大气的定义是：“……所谓标准大气，就是能够粗略地反映出周年、中纬度状况的，得到国际上承认的，假定的大气温度、压力和密度的垂直分布。它的典型用途是作为压力高度计校准、飞机性能计算、飞机和火箭设计、弹道制表和气象制图的基准。假定空气服从使温度、压力和密度与位势发生关系的理想气体定律和流体静力学方程。在一个时期内，只能规定一个标准大气，这个标准大气，除相隔多年做修正外，不允许经常变动”。

1919年，A.图森提出了第一个国际标准大气提案，该模式采用的海平面温度为15℃；在11千米以下，高度每增加100米，温度降低0.65℃；在11～20千米范围内，温度保持-56.6℃。这个大气模式给定的对流层中温度的分布，仍为现代各标准大气所采用。此后，国际上出现过多种大气模式，其中除了有美国、苏联等国编制的标准大气外，还有为国际标准化组织（ISO）、世界气象组织、国际民用航空组织(ICAO)和空间研究委员会(COSPAR)等所采用的标准大气或参考大气。对于低空（对流层和平流层），国际标准化组织所采用的标准大气（ISO2533,1973)较为成熟，并得到国际上的广泛承认。这个国际标准大气取自于1962年的美国标准大气（USSA-1962)。

以后，从火箭和卫星探测的丰富资料中人们发现，1962年美国标准大气规定的高空大气密度及外逸层温度有偏差。因此，美国标准大气推广委员会（COESA）对USSA-1962进行了修订，编制出1976年美国标准大气（USSA-1976）。USSA-1976能代表中等太阳活动期间，中纬度地区由地面到1000千米的理想静态大气的平均结构。该标准大气的51千米以下部分分别和国际民用航空组织的标准大气（ICAO-1964）及国际标准化组织的标准大气（ISO-1973）相同。50～80千米与ISO的暂用国际标准一致（见美国标准大气）。

如果同时考虑到大气参数随纬度和季节等变化而拟订的大气模式，则称为参考大气或标准大气补充。标准大气和参考大气都是特定的大气模型，按覆盖区域可分为全球大气模型、区域大气模型，按高度可分为低层大气模型、中层大气模型、热层大气模型。这些大气模型各有特点，适用的区域和参数有所不同。例如，航空使用30千米以下的大气模型；航天器、运载火箭、导弹需使用0～2500千米的大气模型。在航天发射过程中，运载火箭和航天器往往跨越几个大气区域，需要选择不同的适合具体任务的大气模型。目前，国际上航天领域常选用的大气模型已达30多个，各种各样的大气模型不断地发布和更新。

鉴于多年来中国尚无统一的大气标准，而USSA-1976是一个较为成熟的大气模式，1980年5月，中国国家标准总局将USSA-1976的30千米以下部分选作中国的国家标准（GB/T 1920—1980），2005年10月废止。目前，仍然有效使用的大气标准有中国国家军用标准GJB 5601—2006《中国参考大气（地面～80千米）》，该标准2006年10月1日生效，规定了北纬15°～50°、东经75°～130°中国范围内地面至80千米几何高度上的大气参数。这些大气参数包括温度、湿度（水汽压、露点等）、空气密度和风场，以表格（经纬度为格点，列出不同高度上逐月及年平均的数值）、图及计算公式的形式提供。适用于中国的航空器、航天器及运载工具和导弹等武器装备的设计和试验，军事气象保障以及相关科学研究工作。1988年1月1日开始实施的等效采用国际标准化组织ISO 2533—1975《标准大气》的中国国家军用标准GJB 365.1—1987《北半球标准大气（-2～80千米）》，参数包括温度、压力、密度、大气成分、比重、粒子碰撞频率、分子平均自由程、黏性系数、热传导系数及均质大气高度等。另外，还有等效采用ISO 5878—1982的GJB 366.1—1987《航空与航天用参考大气（0～80千米）》以及GJB 544A—2000《地球大气模型（90～2500千米）》等。