金星大气层是由俄罗斯科学家于1761年在圣彼得堡观测金星凌日时发现的。它比地球大气层更为厚重与浓密，其表面温度，而气压则为93大气压，主要为二氧化碳所构成。金星的大气层中有硫酸形成的不透明云，因此在地球或金星环绕探测器上不可能以可见光观测金星表面。金星表面的地形是以雷达成像的方式探测得知。金星大气层主要由二氧化碳和氮组成，以及少许痕量气体。金星的大气层受到超高速大气环流和超慢速自转影响。金星的大气环流只需要四个地球日就可以环绕金星一周，但金星的恒星日却有243日。金星的风速最高可达到100 m/s或360 km/h，是金星自转速度的60倍；而地球最高速的风速度只有地球自转速度的10%到20%。另一方面，金星的风速随高度下降而降低，在表面时风速大约是10 km/h。金星两极则有属于反气旋的极地涡旋。每个气旋都有两个风眼，并且有特殊的S型云结构。金星和地球不同的是它缺乏磁场，而金星的电离层将大气层和太空以及太阳风分离。电离层将太阳磁场隔离，使金星的磁场环境相当特殊，造成金星的磁层是“诱发磁层”。包含水蒸气等较轻气体则持续被太阳风经由诱发磁尾吹出金星大气层。推测40亿年前的金星大气层与表面有液态水的地球大气层相当类似。失控温室效应（Runaway greenhouse effect）造成金星表面的液态水蒸发，并且使其他温室气体含量上升。