空氣中體積分數最大的氣體是氮氣，占地球大氣層的78%。空氣是由多種氣體混合而成，主要包括氮氣、氧氣、稀有氣體和雜質，其比例約為78:21:1。空氣覆蓋地球表面，無色無味，對人類生存至關重要。空氣中的成分主要包括氮氣、氧氣、氦、氖、氬、氪、氙、氡、二氧化碳等。按體積比例計算，氮氣的比例最高，因此它是空氣中體積分數最大的氣體。在高溫條件下，氮氣能與氫氣反應生成氨氣。盡管氮氣在化學上非常穩定，但它不屬于惰性氣體。氮氣主要通過固氮進入氮循環，供生物利用。生物體中的氨基酸含有氮元素。反硝化作用使氮氣重新回到空氣中。在工業上，人們通過哈柏法將空氣中的氮氣轉化為肥料。固氮與反硝化作用基本平衡，對空氣中氮氣濃度無顯著影響。在深潛過程中，壓縮空氣瓶中的氮氣會被氦氣替代，以防血液中的氮氣造成氮麻醉。氧氣是重要的氧化劑，使空氣具有氧化能力。幾乎所有的化學燃燒和生理呼吸都需要氧氣。空氣中的氧氣主要來源于光合作用。地球歷史中，光合作用產生的氧氣總量約為目前空氣中氧氣總量的20倍。