惑星の既存の大気組成を人類の居住に適した組成に変換する大規模な化学・生物学的処理システムである。大気変換装置は触媒反応槽と光合成バイオリアクターを組み合わせ、二酸化炭素を酸素と炭素に変換し、窒素の比率を調整して適切な大気圧を維持する。変換プロセスは熱力学の自由エネルギーの変化に従って進行し、外部からのエネルギー供給が必要である。E16文明圏ではテラフォーミングの初期段階において大気変換装置が重要な役割を果たしており、惑星規模の変換には数十年から数百年の期間が必要とされる。大気変換の効率は触媒の性能とバイオリアクターの光合成速度に依存し、遺伝子工学による光合成微生物の性能向上が持続的な課題である。変換された大気の長期的な安定性維持には、惑星の地質学的・生物学的な炭素循環メカニズムの確立が不可欠である。