Коричневые карлики имеют такие необычные спектральные классы L, T и Y из-за различий в температуре их поверхности. 12

Класс L соответствует температуре около 1300–2000 К. 2 У таких карликов есть полосы гидридов металлов и атомные линии щелочных металлов. 5 Считается, что все карлики класса M по мере «выгорания» переходят в класс L. 5

Класс T соответствует температуре 700–1300 К. 2 В спектрах таких карликов много метана, поэтому их называют метановыми. 5 Согласно теоретической модели, они по своим свойствам схожи с планетами-гигантами. 5

Класс Y включает самые холодные коричневые карлики, с температурами ниже 600 К. 1 Спектроскопически они отличаются от класса T наличием линий аммиака, также в их спектрах сильны линии воды. 1

При таких низких температурах в атмосфере коричневых карликов могут формироваться молекулы и даже твёрдые частицы — пылинки. 2 На разных уровнях в атмосфере коричневых карликов могут возникать молекулярные и пылевые облака. 2