A földköpeny határfelületeit (akárcsak a többi földburok esetében) a Föld belsejében terjedő földrengések okozta hullámok vizsgálata segítségével állapították meg. Ezek a hullámok mintegy átvilágítják a Földet. Az anyag hirtelen halmazállapot-, szerkezet, sűrűségváltozási felületein sebességük és irányuk megváltozik, részben visszaverődnek.
A földrengéshullámok igen éles határt jeleznek 2900 km mélységben. Ezt nevezik Gutenberg-Wiechert-felületnek, mely a földköpenyt határolja el a földmagtól. A földköpeny és földkéreg közötti határfelületet Mohorovičić-felületnek (vagy röviden Moho) nevezik. Ez átlag 30–40 km mélységben húzódik a felszín alatt.
A köpeny a Föld térfogatának 82%-át, tömegének pedig 68%-át adja, noha átlagsűrűsége csak feleannyi, mint a magé (4,5 g/cm³). A földrengés-vizsgálatok szerint a köpeny szilárd halmazállapotú és főleg vasban és magnéziumban gazdag szilikátok építik fel.
A köpeny sem teljesen egységes összetételű, benne is több határfelület különíthető el, mely feltehetően az anyag ugrásszerű sűrűségváltozásait tükrözi. 1000 km mélységben található a Repetti-felület, mely az alsó köpenyt választja el a felső köpenytől. A felső köpeny 1000–400 km mélységek közötti részét gyakran átmeneti övnek nevezik és felső köpenynek gyakorta csak a 400–30 km közé eső burkot nevezik.
A köpenyben jelentkező határfelületek és a köpeny övessége magyarázhatók a rugalmassági tulajdonságok változásaival ezeken a határokon, illetve magyarázhatók a növekvő nyomás és hőmérséklet hatására beinduló fázisátalakulásoknak az ásványok szerkezetében. A lazább kristályszerkezetek elveszítik stabilitásukat egy mélyebb, nagyobb nyomású zónában, ahol jobb térkihasználású, sűrűbb szerkezetek a stabilabbak. Például a földpátok 10 kbar-nál nagyobb nyomású fázisai a gránátok. Az ensztatit is például nagyobb nyomáson olivin-szerkezetet vesz fel. Ebből az következik, hogy nem szükséges eltérő kémiai összetétel a köpenyen belül, mivel a sűrűség növekedését fázisátalakulásokkal, szorosabb illeszkedésű kristályszerkezetek létrejöttével is lehet magyarázni.
A köpeny hőmérséklete 500-900 °C között mozog a felső határán, azonban eléri a 4000 °C-ot is a mag felé haladva. Noha a magas hőmérséklet a köpeny és a földkéreg összes alkotó ásványának az olvadáspontját meghaladja, a magas nyomás meggátolja az olvadást. A köpeny alsó részében a nyomás közel 136 GPa.
A földköpeny szilárdsági és viszkozitási viszonyokat figyelembe vévő osztályozása esetén két rész különíthető el:
mezoszféra – az asztenoszféránál ridegebb, de a földkéregnél viszkózusabb öv, mely a földmag külső határától (2900 km) 700 km-ig terjed és magába foglalja a köpeny jelentősebb részét.
