大气是多种气体的机械混合物。低层大气是由干洁空气、水汽和固体杂质三部分组成的。
氧是人类和一切生物维持生命活动所必需的物质干洁空气（25千米以下）的主要成分中，氮和氧共占干洁空气体积分数的99％。氧是人类和一切生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物体的基本成分。二氧化碳和臭氧是大气中的微量成分，含量较低，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，面起保温作用。臭氧能大量吸收太阳紫外线，避免了地球上的生物被过多的紫外线伤害，被誉为“地球生命的保护伞”；而少量能穿透大气射到地面上的紫外线是无害的，并有着杀菌治病的作用。
大气中的水汽和固体杂质含量非常少，但对天气变化起着重要作用。水汽的相变（气态、液态、固态三者的互相转变），产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象，并伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。总之，大气中水汽和固体杂质的含量是因时因地而异的。
随着大气污染越来越严重，大气成分比例也随之发生变化。例如，人类活动燃烧煤、石油等矿物燃料，排放出大量的二氧化碳，使大气中的二氧化碳含量不断增加。在制冷工业出现和发展前，大气中是没有氟氯烃化合物的。20世纪80年代以来，由于电冰箱、冰柜等的广泛使用，大量的氟氯烃化合物被它们释放出来，使大气中的氟氯烃含量急剧增加。而氟氯烃能破坏大气中的臭氧，使大气中的臭氧总量减少。
