Najbardziej obfite gazy w ziemskiej atmosferze zależą od regionu atmosfery i innych czynników. Od czasu skład chemiczny atmosfery zależy od temperatury, wysokości i odległości od wody. Zazwyczaj 4 najliczniejsze gazy to:
Jednak para wodna może być również jednym z najbardziej rozpowszechnionych gazów! Maksymalna kwota para wodna powietrze może zatrzymać 4%, więc para wodna może być na 3 lub 4 na tej liście. Średnio ilość pary wodnej wynosi 0,25% masy atmosfery (4. najliczniejszy gaz). Ciepłe powietrze zatrzymuje więcej wody niż chłodne powietrze.
Na znacznie mniejszą skalę, w pobliżu lasów powierzchniowych, ilość tlenu i dwutlenku węgla może się nieznacznie różnić w zależności od dnia.
Podczas gdy atmosfera w pobliżu powierzchni ma dość jednorodny skład chemiczny, ilość gazów zmienia się na wyższych wysokościach. Niższy poziom nazywa się homosferą. Powyżej znajduje się heterosfera lub egzosfera. Region ten składa się z warstw lub skorup gazów. Najniższy poziom składa się głównie z azotu cząsteczkowego (N
2). Powyżej znajduje się warstwa tlenu atomowego (O). Na jeszcze większej wysokości atomy helu (He) są najliczniejszym pierwiastkiem. Poza tym punktem, hel krwawi w kosmos. Najbardziej zewnętrzna warstwa składa się z atomów wodoru (H). Cząsteczki otaczają Ziemię jeszcze dalej (jonosfera), ale zewnętrzne warstwy to naładowane cząstki, a nie gazy. Grubość i skład warstw egzosfery zmieniają się w zależności od promieniowania słonecznego (dziennego i nocnego oraz aktywności słonecznej).