Атмосфера Венери складається переважно з вуглекислого газу (96 %) та азоту (майже 4 %). Водяна пара і кисень містяться в ній у слідових кількостях (0,02 % і 0,1 %). Тиск біля поверхні досягає 93 атм, температура – 737 К. Це перевищує температуру поверхні Меркурія, що знаходиться вдвічі ближче до Сонця.
Хоча Венера і розташована від Сонця далі, ніж Меркурій, температура на ній вища, ніж на Меркурії, через наявність атмосфери, яка утримує тепло на поверхні. Максимальна температура може перевищувати 470 °C. Так спекотно в Сонячній системі буває тільки на цій планеті.
Через те, що атмосфера Венери дуже глибока, температура біля поверхні зростає до 475 градусів Цельсія завдяки дії потужного парникового ефекту. Хмарний шар складається з частинок сірчаної кислоти, і це теж одна з відмінностей від земних хмар, які складаються з води.