大气组成指的是干空气的化学成分。氮气占干空气的体积比最大，约为78%。其次是氧气，约占干空气体积的21%。剩下的1%由其它各种气体构成，如惰性气体、水蒸气、二氧化碳、甲烷等。除惰性气体外，各气体的浓度和停留时间呈正相关。
大气是由多种气体混合组成的，按其成分可以概括为三部分：干燥清洁的空气、水汽和悬浮微粒。干洁空气的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳气体，其含量占全部干洁空气的99.996%（体积）；氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占0.004%左右，如表5－1所示。
由于空气的垂直运动、水平运动以及分子扩散，使得干洁空气的组成比例直到90－100km的高度还基本保持不变。也就是说，在人类经常活动的范围内，任何地方干洁空气的物理性质是基本相同的。例如，干洁空气的平均分子量为28.966，在标准状态下（273.15K，latm）密度为1.293kg/m3。
大气中的水蒸汽主要来自海水的蒸发，少量来自江河、湖泊水的蒸发以及因土壤、植物的蒸腾作用。大气中的水汽含量，随着时间、地点、气象条件等不同而有较大变化，在正常状态下其变化范围为0.02-6%。大气中的水汽含量虽然很少，但却导致了各种复杂的天气现象：云、雾、雨、雪、霜、露等。这些现象不仅引起大气中湿度的变化，而且还引起热量的转化。同时，水汽又具有很强的吸收长波辐射的能力，对地面的保温起着重要的作用。
大气中的悬浮微粒，除水汽凝结物如云、雾滴、冰晶等，主要是大气尘埃和悬浮在空气中的其他杂质。
