Trong khớ quyển cỏc nguyờn tố chủ yếu ở trạng thỏi khớ. Chỳng phõn bổ một cỏch tự do và luụn luụn trao đổi mạnh mẽ. Cho đến nay cú thể biết chớnh xỏc được thành phần húa học của tầng đối lưu, cũn đối với cỏc tầng khỏc thỡ tài liệu nghiờn cứu cũn ớt. Tuy nhiờn một số cỏc nhà bỏc học cho rằng thành phần húa học từ tầng bỡnh lưu trở lờn tầng ngoại vi ( nằm ngoài tầng điện ly ) chủ yếu là heli và hydro. Một số người khỏc cho rằng thành phần chủ yếu là nito ở dạng loóng.
Riờng tầng đối lưu cú thành phần húa học giống thỏch quyển và thủy quyền. Hơi nước được bốc hơi từ mặt đất chỉ cú ở tầng này: mặt khỏc ở tầng này cú mặt tất cả cỏc nguyờn tố cú ở trong bảng tuần hoàn Mendeleep, tuy nhiờn độ phổ biến của chỳng
cũng rất khụng đều. Cỏc nguyờn tố chủ yếu cú trong tầng này là nito và oxy, cũn cỏc nguyờn tố khỏc chiếm tỉ lệ rất nhỏ ( tớnh theo % trọng lượng – trừ hơi nước ra ):
N – 75,51% He – 0,0007 Xe – 0,00004 O – 23,01% Ar – 1,28
CO2 – 0,04% Kr – 0,0003
Trong tầng đụi sluwu, oxy là một nguyờn tố hoạt động húa học mạnh, bởi vậy hành vi cả nú rất phức tạp. Oxy kết hợp với hydro tạo ra nước. Oxy cũn tham gia phản ứng với cacbon tạo ra cacbonic. Lượng cacbonic này tham gia mạnh mẽ vào cỏc quỏ trỡnh địa húa và đúng vai trũ quan trọng trong việc điều hũa khớ hậu trờn trỏi đất.
Oxy tự do cũn tham gia vào quỏ trỡnh hụ hấp của động vật để bảo tồn sự sống trờn hành tinh. Đặc biệt oxy tham gia vào cỏc phản ứng oxy húa khử trong cỏc vỏ phong húa tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển hoặc tập trung của một số khoỏng sản.
Ngoài cỏc nguyờn tố kể trờn trong tầng đối lưu cũn tồn tại bụi vũ trụ, vi sinh vật, anoncac, xytnito, cacbua, khớ thủy ngõn, iot. Đặc biệt khớ cacbonic, nito và hơi nước luụn luụn trao đổi mạnh mẽ với cỏc quyển khỏc tạo ra cỏc vũng tuần hoàn khộp kớn cú vai trũ làm cõn bằng sinh thỏi và điều hũa khớ hậu trờn hành trỡnh.