Gas-gas paling melimpah di atmosfer bumi tergantung pada wilayah atmosfer dan faktor-faktor lainnya. Sejak komposisi kimia atmosfer tergantung pada suhu, ketinggian, dan kedekatan dengan air. Biasanya, 4 gas paling banyak adalah:
Namun, uap air juga bisa menjadi salah satu gas yang paling melimpah! Jumlah maksimum uap air udara dapat menampung 4%, sehingga uap air bisa menjadi nomor 3 atau 4 dalam daftar ini. Rata-rata, jumlah uap air adalah 0,25% dari atmosfer, berdasarkan massa (gas ke-4 yang paling banyak). Udara hangat menampung lebih banyak air daripada udara dingin.
Pada skala yang jauh lebih kecil, di dekat hutan permukaan, jumlah oksigen dan karbon dioksida dapat sedikit berbeda dari siang ke malam.
Sementara suasana di dekat permukaan sudah cukup homogen komposisi kimia, kelimpahan gas berubah di ketinggian yang lebih tinggi. Tingkat lebih rendah disebut homosfer. Di atasnya adalah heterosfer atau eksosfer. Wilayah ini terdiri dari lapisan atau cangkang gas. Level terendah terutama terdiri dari molekul nitrogen (N
2). Di atasnya, ada lapisan oksigen atom (O). Pada ketinggian yang lebih tinggi lagi, atom helium (He) adalah elemen yang paling berlimpah. Di luar titik ini, helium berdarah ke luar angkasa. Lapisan terluar terdiri dari atom hidrogen (H). Partikel mengelilingi Bumi lebih jauh lagi (ionosfer), tetapi lapisan luarnya adalah partikel bermuatan, bukan gas. Ketebalan dan komposisi lapisan-lapisan eksosfer berubah tergantung pada radiasi matahari (siang dan malam dan aktivitas matahari).