空气是多种气体的混合物.它的恒定组成部分为氧、氮和氩、氖、氦、氪、氙等稀有气体,可变组成部分为二氧化碳和水蒸气,它们在空气中的含量随地球上的位置和温度不同在很小限度的范围内会微有变动.至于空气中的不定组成部分,则随不同地区变化而有不同,例如,靠近冶金工厂的地方会含有二氧化硫,靠近氯碱工厂的地方会含有氯等等.此外空气中还有微量的氢、臭氧、氧化二氮、甲烷以及或多或少的尘埃.
实验证明,空气中恒定组成部分的含量百分比,在离地面100km高度以内几乎是不变的.以体积含量计,氧约占20.95%,氮约占78.09%,氩约占0.932%,
空气中主要成分氮和氧相对恒定的原因是自然界各种变化相互补偿的结果.
动植物的呼吸、物质的燃烧、动植物的腐烂、钢铁的锈蚀都需要耗用大量的氧气,但是绿色植物在日光下也要进行光合作用,即吸入空气中的二氧化碳,同时放出氧气.实验证明植物放出氧气的总量比它呼吸时需要氧的量多20倍左右.这就是氧气量保持相对平衡的原因.
植物生长需要氮元素.氮元素的来源就是空气中的氮气.天然固氮主要是靠闪电将氮气氧化成一氧化氮,一氧化氮进一步氧化成二氧化氮,在雨水中溶解形成亚硝酸和硝酸.进入土壤中转变为亚硝酸盐和硝酸盐.据估计,通过这种途径,每年可以从大气中固定约4000万吨的氮,还有少量氮是通过豆科植物的根瘤菌固定的；人工固氮的主要途径是用氮气合成氨.而被固定的氮,又可以被一类叫反硝化细菌的微生物分解成氮气返回大气.就这样,在自然界又完成了另一个循环——氮循环,使得大气中氮的含量也几乎保持恒定.