惑星の大気を根本的に変革する環境改変技術であり、テラフォーミングの中核プロセスの一つとして位置づけられる。大気変換は惑星の既存の大気成分を化学的・生物学的手段で変換し、窒素78パーセント、酸素21パーセント、その他微量ガスからなる地球型大気を構築する。化学的な大気変換では触媒反応槽とプラズマ化学反応を利用し、二酸化炭素を炭素と酸素に分解する。生物学的な大気変換では遺伝子改変されたシアノバクテリアや藻類を大気中に散布し、光合成による酸素生成を加速させる。大気変換の熱力学的効率は入力エネルギー量と変換速度に依存し、惑星規模の変換には恒星の放射エネルギーを効果的に利用する必要がある。E16文明圏では大気変換装置と大気変換の二つの技術体系が統合され、テラフォーミングの実行において相補的な役割を果たしている。