Une masse d'air est dite stable si les mouvements verticaux d'origine thermique (dûs à la convection) ou d'origine dynamique (liés au vent météo) y sont rapidement amortis. Pour cela, le gradient de température de l'atmosphère doit être faible ou tel que la température augmente avec l'altitude (couche d'inversion). Une particule d'air ascendante qui se refroidit par décompression adiabatique finit alors par atteindre la température de l'air ambiant ou même devenir plus froide et donc plus dense et lourde.
Une couche d'atmosphère stable à pour effet d'atténuer la convection thermique en bloquant tous les thermiques qui ne sont pas assez chaud pour la traverser. Elle a donc pour effet de former un plafond difficilement franchissable par un PUL.
On rencontre fréquemment des couches stables (parfois d'inversion) tôt le matin et surtout en hiver au niveau du sol (plaine ou fond de vallée). Ce phénomène s'explique par le refroidissement par le bas de cette couche d'air au contact du sol froid.
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