大气边界层物理是研究在大气边界层中所发生的物理现象的学科，是大气物理学的一个分支。大气边界层中气象要素分布有如下特点：近地面层的气温、水汽含量和风速的铅直梯度特别大；风速随高度变化有其特殊规律（见大气近地面层，埃克曼螺线）。边界层的大气，既要受气压梯度力、科里奥利力和湍流粘性力的作用（见大气中的作用力），又要受地面的摩擦作用和由辐射引起的温度分布不均匀性的影响，运动非常复杂，具有涡旋和可压缩流体的湍流特征，故大气边界层物理是建立在大气湍流理论基础上的。大气边界层物理的主要内容包括：大气边界层中的湍流特征；边界层中各物理量（如动量、热量、水汽等）的湍流输送，气溶胶、二氧化硫、二氧化碳等的湍流扩散（见大气湍流扩散、空气污染气象学）；大气边界层内风、温度、湿度等气象要素的铅直分布及随时间的变化规律，大气边界层的辐射传输，以及蒸发、霜、露诸天气现象等问题。