O ar atmosférico é o envoltório gasoso da Terra, constituído principalmente de oxigênio e nitrogênio. Retirando-se do ar o anidrido carbônico e a água nele contida, 78,110% do volume restante cabem ao nitrogênio, 20,953% ao oxigênio, 0,934% ao argônio. As quantidades de neônio, hélio, criptônio, xenônio, hidrogênio, metano e óxido nitroso somam menos de 0,01% – em proporções individuais que variam de 0,001818 a 0,000050%. O anidrido carbônico ocupa normalmente 0,01 a 0,1% do volume do ar; a proporção de água pode variar de zero a 7%, e a de ozônio de zero a 0,000007%. Outros elementos como dióxido de enxofre, dióxido de nitrogênio, amoníaco e óxido de carbono, cuja presença em geral não ultrapassa de limites dificilmente mensuráveis, devem ser considerados como impureza do ar devidas à poluição por industrias e veículos. O teor de óxido de carbono é mais elevado nas cidades e nas florestas onde apodrecem folhas, do que nos campos abertos. O anidrido carbônico desempenha papel importante na retenção dos raios infravermelhos da Terra. O peso de um litro de ar, a 0ºC e ao nível do mar, é de 1,2928 grama.
A composição do ar foi determinada pela primeira vez com exatidão por Lavoisier, que aqueceu em recipiente fechado uma quantidade conhecida de ar, em contato com mercúrio; ao cabo de doze dias, o mercúrio absorvera um quino do ar existente e apresentava-se coberto de placas vermelhas; mediante novo aquecimento, Lavoisier fez o mercúrio liberar uma quantidade equivalente de oxigênio.
Entre 1783 e 1785, Cavendish verificou que outras substâncias, além do oxigênio e do nitrogênio, entravam na composição do ar com cerca de 5%. E Ramsay descobriu, um século mais tarde, a existência de gases raros na composição do ar.
Uma das fontes mais importantes do oxigênio do ar são as plantas, que o repõem durante a noite:
esse oxigênio é absorvido pela respiração dos homens e animais, pela oxidação de metais e por diversos tipos de combustão, que têm sido objeto de estudos relativos ao equilíbrio dos elementos químicos da atmosfera.
O ar pode liqüefazer-se por resfriamento a – 193º sob forte pressão, constituindo então um líquido incolor que poder ser conservado por alguns dias em vasos de Dewar (recipientes munidos de duas paredes interiores de prata separadas por vácuo perfeito). O ar líquido e seus componentes, o nitrogênio e o oxigênio líquidos, obtidos por destilação fracionada, são produtos de grande importância para a indústria e para numerosos ramos de pesquisa. O nitrogênio líquido, por exemplo, é utilizado na conservação, supercongelamento e transporte de produtos alimentares.