Powietrze jest mieszaniną różnych gazów. Powstaje zagadnienie czy skład powietrza zmienia się zależnie od miejsca i wysokości. Badając skład powietrza musimy oczywiście pominąć znajdującą się w nim zawsze w zmiennych ilościach wodę w postaci gazowej, czyli parę wodną. Para wodna zajmuje szczególne miejsce dlatego, że przy temperaturach występujących w naszej atmosferze może przechodzić w stan płynny lub stały i dzięki temu umożliwiać życie organiczne na naszej planecie. Jeśli jednak pozbawimy powietrze sztucznie pary wodnej to stwierdzimy, że przy powierzchni Ziemi ma ono wszędzie stały skład: 78% azotu, 21% tlenu (objętościowo). Na inne gazy: dwutlenek węgla, argon, ozon, hel, wodór — przypada w sumie tylko 1%. Mimo stałego składu tej mieszaniny ciężar 1 m3 powietrza zależny jest od temperatury. Pod jednakowym ciśnieniem chłodne powietrze jest cięższe od ciepłego — fakt ten jest bardzo ważny dla zrozumienia procesów meteorologicznych.
Ponieważ gazy, z których składa się powietrze mają różne ciężary właściwe, można przypuszczać, że skład powietrza zmienia się* w miarę wzrostu wysokości w tym sensie, że na dużych wysokościach lekkie składniki (hel, wodór) mają coraz większą przewagę. W rzeczywistości jednak skład powietrza nie ulega niemal żadnej zmianie, przynajmniej do tych wysokości, które są najważniejsze dla rozwoju pogody, tj. do około 20 km. Jest to zapewne rezultat ogromnego procesu mieszania zachodzącego w tej najniższej warstwie. Wbrew dawnym poglądom wydaje się również prawdopodobne, że tlen i azot znajduje się nawet na największych wysokościach, chociaż do niedawna przypuszczano, że powyżej 100 km jest już tylko hel i wodór. Możemy wobec tego przyjąć, że w dolnej atmosferze powietrze ma wszędzie stały skład, jeśli zgodnie z założeniem pominiemy zawartość pary wodnej. Para wodna jest jednak zawsze w powietrzu i to w bardzo zmiennych ilościach. Jeśli temperatura powietrza jest wysoka, może ono zawierać duże ilości pary wodnej nawet wtedy, gdy odczuwamy je jako suche.
Odwrotnie, w przypadku niskich temperatur zawartość pary wodnej jest mała również i wtedy, gdy wydaje nam się, że powietrze jest wilgotne. Ponieważ powietrze zdolne jest pochłonąć tym mniej wody parującej z powierzchni Ziemi im niższa jest jego temperatura, zawartość pary wodnej w atmosferze musi maleć z wysokością. W gorący dzień letni 1 ms powietrza o temperaturze 30° może zawierać ponad 30 g pary wodnej, w zimie przy temperaturze —20° już tylko 1 g. Na wysokości około 10 000 m panują temperatury około —55°, z czego wynika, że tam praktycznie pary wodnej już być nie może. Procesy związane z tworzeniem się chmur i opadów ograniczają się zatem do dolnych 10—15 km naszej atmosfery.