大气是指地球外围包着的一层很深厚的空气。大气的厚度为2000～3000千米。但和地球的尺度相比，大气是很薄的，它是地球上一切生命赖以生存的外界环境条件。大气对森林植物来说是极为重要的。首先，大气层能减小地球昼夜温度的巨大变幅。如果没有大气层，地球上的一切生命都会迅速地毁灭。其次，大气与森林植物不断地进行气体交换，大气为森林植物提供光合作用所需要的二氧化碳和呼吸作用所需要的氧气。除这些直接作用外，大气还通过光、热、水等对森林植物产生间接的影响。
森林生态系统中的一切能量均来自太阳辐射。其他能量来源，例如来自太阳系以外的少量高能辐射、来自放射性岩石或放射性微粒的辐射能、来自火山和温泉的地热等。这些能量与太阳辐射能相比是微乎其微的。地球表面所接受到的太阳辐射可分为三个光谱区，即红外辐射、可见光和紫外辐射。太阳辐射对森林植物的作用表现为辐射的光合效应、热效应和光形态效应。
可见光的波长为400～700纳米，它占到达地球的太阳辐射能的一半左右。它是光合作用的有效辐射。绿色植物吸收可见光合成有机质，把光能转化为贮存于有机质中的化学能，其中一部分供给森林生态系统中各种动物和共生生物作为食物消耗。可见光中的红、橙光具有最大的光合活性，蓝光次之。森林植物对绿色光的吸收率最低。光照时间和光照度也会对森林植物产生影响。喜阳的植物需要较强的光照条件，要求在全光照下生长。当光照不足时，会引起营养失调，导致落花落果。耐阴植物需要在一定的荫蔽条件下生长。光照时间的长短影响着森林植物的生长发育、地理分布和生态习性。一般来说，原产在低纬度地区和早春开花的植物多属短日照植物；而原产在高纬度地区和秋季开花的植物多属长日照植物。太阳辐射中波长大于760纳米的部分为红外辐射，又称热辐射。它能促进森林植物的延长生长，并供给植物所需要的热量，促进植物体内的水分循环和蒸腾作用。太阳辐射中还有不足10％的紫外辐射。大部分紫外辐射被高层大气中的臭氧层所吸收而不能到达地面，从而使地球上的生命免遭紫外辐射的伤害。
此外，太阳辐射还能改变环境的温、湿度状况。太阳辐射被地表吸收以后，一部分用于水分蒸发，另一部分用于增加土壤和空气温度。可以说，太阳辐射为维持森林生物的生命创造了温度、湿度等必要的环境条件。
大气中的热量流动决定着地面和空气的温度状况，而温度又支配着森林植物的生理过程和物理反应的速度。大气直接吸收的太阳辐射很少，主要靠吸收土壤的长波辐射以及靠吸收土壤表面以湍流、传导方式向上输送热量而增温的。空气温度除随时间的不同发生周期性变化外，还有随空间的变化。在垂直方向上，白天空气温度随高度的增加而降低，土壤表面的温度最高；夜间正好相反，地面温度最低，向上温度逐渐升高，紧接地面的薄层空气可能因有临界的高温或低温而造成植物的伤害和死亡。空气温度在水平方向上的变化受地形和植被类型的影响很大。由于林冠层对辐射起了阻挡作用，所以白天有林地区的温度要比邻近的空旷地带温度低，而在夜间有林地区的温度较高。
温度制约着植物的生理过程，而生理过程又决定着植物的生长、发育、繁殖。每个生理过程都有其适宜温度，并且受最高温度和最低温度的限制。最适温度能使生理过程保持最高速率。温度过高，则影响酶的活化程度，破坏蛋白质和细胞膜。温度低于冰点时，细胞间隙结冰，除使细胞受到机械损伤外，还将受到脱水的损害。在生物学最高温度和最低温度之间，昼夜温差越大，越有利于植物体内有机物质的积累，也就有利于植物的生长发育。不同的植物或同一种植物的不同生长发育期对温度的反应及对极端温度的忍耐程度都是不同的。在温度低于0℃或高于45℃时，一般植物几乎所有的生理活动都要停止。
空气与森林的关系是显而易见的。大气的主要成分是氮气（N2）。大气中的N2不能直接被森林植物所利用，需通过细菌活动，使氮缓慢地循环而进入森林生态系统中有生命的部分。大气直接供给森林植物光合作用需要的CO2和呼吸作用所需要的O2以及水汽。