恒星大気の温度と圧力構造などを記述するモデル。いくつかの仮定をもとに第一原理から構築される。太陽型星をはじめとして最も多くの型の星について構築されているモデル（1次元静的モデル）は、局所熱力学的平衡（LTE）と静水圧平衡および放射平衡を仮定して計算され、さらに平行平面大気という簡素化が行われることが多い。この場合のモデルパラメータは有効温度、表面重力と化学組成となる。また、対流の取り扱いには混合距離理論が用いられる。より一般的な星の大気を記述するには、動的大気モデルが必要となる。