Inverze teploty vzduchu (nebo též zvrat teploty vzduchu) vzniká především v podzimních a zimních měsících (někdy také za chladných jarních a letních nocí), kdy se přízemní vrstva vzduchu silně prochlazuje. V důsledku toho se u povrchu hromadí těžší studený vzduch, nad ním lehčí teplý. Ve studeném vzduchu se vytvoří mlha. Teplotní měření ukazují, že vertikální rozdělení teploty nemá obvyklý průběh. Teplota totiž roste s výškou až k hranici mezi studeným vzduchem a teplejším vzduchem nahoře. Rovnoměrný pokles teploty s výškou zase začíná teprve nad inverzní vrstvou. Toto zvrstvení atmosféry je překvapivě stabilní.
Inverzní vrstva má funkci zadržující vrstvy, která brání výstupu teplejšího vzduchu i kouřových, odpadních a výfukových plynů. Hlavní poznávací znamení inverze je to, že tvrdošíjně podvazuje jakoukoliv vertikální výměnu vzduchu. Tak roste množství prachových částic, spalin a kouře pod inverzí, hlavně v městských a průmyslových aglomeracích. To vede ke znečištění vzduchu, které se může stát velmi nebezpečným. Právě na podzim a v zimě nestačí denní oteplení často k tomu, aby vytvořilo výstupné proudy schopné prorazit inverzi.