分布于岩石圈表面及外部的空气层称为大气圈。大气圈与星际空间没有明显的界限，大气的密度随距地表高度的增大而渐趋稀薄。根据大气的组成状况，将大气分为均匀层（低层大气）和非均匀层（高层大气）。100km高度以下为均匀层，约97%的大气质量集中在距地表29km内的均匀层中。实际上所测得的大气成分均来自均匀层的下部。
大气的成分主要为N2、O2、Ar和CO2，这四种气体即占大气总体积的99.965%，痕量气体有H2、Xe、Kr、CO、CH4和O3等（表1-17）。
表1-17 现代地球大气的成分
氮和氧是大气的主要成分，约占大气体积的99%。它们主要来自地球内部。由地球去气作用释放的氮约90%进入大气中。生物消耗氮，但死亡腐烂后，又转化为NH3重新返回大气圈，另一部分则保留在沉积物中，并可富集成为硝石矿床。
大气中的氧约占大气总体积的1/5。植物的光合作用可产生氧：
地球化学原理（第三版）
在大气中，由高能射线与水气互相作用，可以得到氧：
地球化学原理（第三版）
氧不断的产生又被消耗。生物呼吸时需要大量的氧，机体死亡分解时消耗氧。在地表条件下元素由低价变为高价时需要氧。氧的循环对元素的迁移有着重大的影响。例如硫化物矿床风化过程中，在含游离氧的水的作用下，硫化物被分解，如：
地球化学原理（第三版）
硫化物被分解后，金属元素的盐类、水化合物和氧化物在酸性介质中具有很大的迁移力，常自氧化带中淋滤而流失。
虽然大气中的二氧化碳很少，但其意义很大。岩石的风化，植物的光合作用，碳酸盐的产生以及气候的调节，都需要二氧化碳的参与。它和氧都是地球表生作用中化学运动的重要营力。
大气中还含有气态的水，在低层大气中最高含量可达1%。
火山和人类活动，使大气的成分含有不定量的其他气体，如NH3、CO、SO2、N2O、I2和CH2O等。这些气体虽在大气总量中一般为痕量成分，但超过允许剂量时，对人类和动植物的生存环境都是有害的。