Unter Inversion versteht man in der Meteorologie die Temperaturumkehr in einer gewissen Schichtdicke der Atmosphäre. Normalerweise nimmt die Temperatur mit der Höhe ab. Bei einer Inversion nimmt sie jedoch zu. Die Luft in den höheren Schichten ist also wärmer als in niedrigeren Schichten (Warmluft liegt über Kaltluft). Da die kalte Luft schwerer ist als die warme Luft, findet zwischen diesen unterschiedlich temperierten Luftmassen kein Temperaturaustausch statt. Die warme Luft kann nicht absinken, weil unten die schwere Kaltluft liegt und die Kaltluft kann nicht aufsteigen, da sie zu schwer ist. Eine Temperaturinversion wirkt also als Sperrschicht, die den vertikalen Luftmassenaustausch verhindert. In der unten abgeschlossenen Kaltluft sammelt sich häufig Staub an. Inversionen sind oft an grauem Dunst oder Nebel erkennbar, der sich unter blauem Himmel befindet. Dadurch, dass der Luftaustausch zwischen den beiden Schichten verhindert wird, können für den Menschen gefährliche Situationen wie Smogbildung entstehen.
Eine Inversionsschicht kann durch drei verschiedene Arten entstehen: 1) durch Absinken, 2) durch Aufgleiten und 3) durch Ausstrahlung (siehe Absink-, Abgleit- und Bodeninversion).