L’air atmosphérique est constitué de molécules de gaz qui sont retenues piégées autour de la Terre par le champ gravitationnel. Sa composition a évolué lentement depuis la formation de la Terre et le taux d’oxygène actuel n’est atteint que depuis 500 millions d’années (fin du cambrien). Cette composition de l’atmosphère continue d’évoluer, à un rythme très élevé aujourd’hui, sous les effets anthropiques (effets dus à l’intervention humaine). Mais à l’échelle de la météorologie opérationnelle, la composition chimique moyenne de l’atmosphère terrestre peut être considérée comme stable.

Cet air que nous respirons est considéré comme un mélange d’air sec et de vapeur d’eau. L’air sec est lui-même un mélange de plusieurs gaz dont les plus importants (99,97 % de l’air sec) sont dans des proportions quasi uniformes jusqu’à environ 100 km d’altitude : ce sont les gaz dits « permanents ». Les autres gaz présents dans l’air sec sont représentés dans des proportions très inférieures et variables dans l’atmosphère : ils constituent avec la vapeur d’eau les gaz dits « variables ».

Cette homogénéisation des gaz « permanents » dans les 100 premiers kilomètres résulte d’équilibres entretenus par les mouvements atmosphériques. La vapeur d’eau fait l’objet d’une étude séparée des autres constituants de l’atmosphère parce qu’elle est présente dans des proportions très variables, surtout située dans les premiers kilomètres au-dessus de la surface, et peut, selon les conditions de température et de pression, se retrouver sous forme gazeuse, liquide ou solide. Dans l’air humide, la vapeur d’eau est donc séparée de l’air sec.