残留层（residual layer）是大气边界层（Atmospheric Boundary Layer, ABL）的类型之一，见于日落后晴好天气下陆地夜间边界层（Nocturnal Boundary Layer, NBL）的上部。由于NBL是一类稳定边界层（Stable Boundary Layer, SBL），阻碍了边界层内的物质和能量交换，因此其上部的残留层保留有日间对流边界层（Convective Boundary Layer）的气温特征和大气污染物，“残留层”也因此得名 。
残留层内气温高于其下方的NBL且几乎不随高度变化，表现为中性层结。由于失去了作为热源的下垫面，残留层内湍流活动较弱。
残留层位于ABL的中部，占据陆面以上500至1000 m的范围，其上方是顶盖逆温（capping inversion） 。对平坦陆地，残留层在日落后最为明显，且其存在会持续至日出；对特殊地形例如盆地，夜间阶段的冷空气池（cold air pool）会占据残留层的位置将其取代。