空氣是多種氣體的混合物。它的恆定組成部分為氧、氮和氬、氖、氦、氪、氙等稀有氣體，可變組成部分為二氧化碳和水蒸氣，它們在空氣中的含量隨地球上的位置和溫度不同在很小限度的範圍內會微有變動。至於空氣中的不定組成部分，則隨不同地區變化而有不同，例如，靠近冶金工廠的地方會含有二氧化硫，靠近氯鹼工廠的地方會含有氯等等。此外空氣中還有微量的氫、臭氧、氧化二氮、甲烷以及或多或少的塵埃。

實驗證明，空氣中恆定組成部分的含量百分比，在離地面100km高度以內幾乎是不變的。以體積含量計,氧約佔20.95%,氮約佔78.09%,氬約佔0.932%,

空氣中主要成分氮和氧相對恆定的原因是自然界各種變化相互補償的結果。

動植物的呼吸、物質的燃燒、動植物的腐爛、鋼鐵的鏽蝕都需要耗用大量的氧氣，但是綠色植物在日光下也要進行光合作用，即吸入空氣中的二氧化碳，同時放出氧氣。實驗證明植物放出氧氣的總量比它呼吸時需要氧的量多20倍左右。這就是氧氣量保持相對平衡的原因。

植物生長需要氮元素。氮元素的來源就是空氣中的氮氣。天然固氮主要是靠閃電將氮氣氧化成一氧化氮，一氧化氮進一步氧化成二氧化氮，在雨水中溶解形成亞硝酸和硝酸。進入土壤中轉變為亞硝酸鹽和硝酸鹽。據估計，透過這種途徑，每年可以從大氣中固定約4000萬噸的氮，還有少量氮是透過豆科植物的根瘤菌固定的；人工固氮的主要途徑是用氮氣合成氨。而被固定的氮，又可以被一類叫反硝化細菌的微生物分解成氮氣返回大氣。就這樣，在自然界又完成了另一個迴圈——氮迴圈，使得大氣中氮的含量也幾乎保持恆定