Nejhojnější plyny v zemské atmosféře závisí na oblasti atmosféry a dalších faktorech. Od roku chemické složení atmosféry závisí na teplotě, nadmořské výšce a blízkosti vody. Obvykle jsou 4 nejhojnější plyny:
Vodní pára však může být také jedním z nejhojnějších plynů! Maximální částka vodní pára vzduch může pojmout 4%, takže vodní pára může být na tomto seznamu číslo 3 nebo 4. V průměru je množství vodní páry 0,25% hmotnosti atmosféry (4. nejhojnější plyn). Teplý vzduch drží více vody než studený vzduch.
V mnohem menším měřítku se v blízkosti povrchových lesů může množství kyslíku a oxidu uhličitého ze dne na noc mírně lišit.
Zatímco atmosféra blízko povrchu má docela homogenní chemické složení, množství plynů se mění ve vyšších nadmořských výškách. Dolní úroveň se nazývá homosféra. Nad ním je heterosféra nebo exosphere. Tato oblast sestává z vrstev nebo obalů plynů. Nejnižší úroveň se skládá hlavně z molekulárního dusíku (N2). Nad ním je vrstva atomového kyslíku (O). V ještě vyšší nadmořské výšce jsou atomy hélia (He) nejhojnějším prvkem. Za tímto bodem
hélium krvácí do vesmíru. Vnější vrstva sestává z atomů vodíku (H). Částice obklopují Zemi ještě více ven (ionosféra), ale vnější vrstvy jsou nabité částice, nikoli plyny. Tloušťka a složení vrstev exosféry se mění v závislosti na slunečním záření (den a noc a sluneční aktivita).