La composizione chimica dell'atmosfera è sostanzialmente costante fino a 100 km dal suolo. In altre parole, anche se il numero di molecole che costituiscono l'atmosfera cambia sia nel tempo che nello spazio (soprattutto con la quota), la percentuale relativa di sostanze che la compongono è grossomodo sempre lo stesso: biossido di azoto (N₂; 78.1%), ossigeno molecolare (O₂; 20.93%), argon (Ar, 0.93%), biossido di carbonio (CO₂; 0.03%), idrogeno (H₂; 0.01%), componenti minoritarie inferiori allo 0.0002%. Oltre a queste componenti percentualmente costanti, nell'atmosfera è presente, in percentuale variabile -potendo passare facilmente dallo stato liquido che solido che aeriforme- anche l'acqua (H₂O; da 0 al 3%-4%). Questa costanza, però, non è ottenuta grazie alla staticità delle molecole ma è una sorta di equilibrio dinamico. In altre parole, continuamente molecole di ossigeno, azoto e ossigeno si disgregano e riformano ma, facendolo grossomodo alla stessa velocità, la loro percentuale relativa non cambia. Alcuni dei meccanismi che portano alla disgregazione e ricombinazione delle molecole si basano su effetti puramente fisici (ad esempio la fotodissociazione, in base alla quale la radiazione solare disgrega le molecole liberando gli atomi che le compongono), altri  intimamente connessi con i processi biologici. Uno di questi processi comprende la respirazione, attraverso la quale la maggior parte degli esseri viventi assumono ossigeno molecolare che poi utilizzano per “consumare” gli zuccheri emettendo biossido di carbonio al fine di ottenere l'energia necessaria al loro funzionamento. Tra le varie specie di molecole che prendono parte a questa catena di reazioni che rimescolano gli atomi vi è anche l'acqua che viene pertanto continuamente distrutta e ricreata. Attualmente, queste reazioni chimiche sono in equilibrio tra di loro, quindi la composizione media dell'atmosfera non cambia.

Non è però sempre stato così, l'atmosfera primordiale della terra era infatti composta principalmente da azoto molecolare, biossido di carbonio, acqua e idrogeno; una miscela simile a quella che attualmente fuoriesce dai vulcani. Quando la terra si è raffreddata l'acqua è condensata formando gli oceani che hanno iniziato ad assorbire il biossido di carbonio riducendone la concentrazione atmosferica. L'ulteriore grosso cambiamento nella composizione chimica dell'atmosfera si è avuto circa 2700 milioni di anni fa, quando le prime forme di vita hanno iniziato a consumare anidride carbonica rilasciando ossigeno molecolare che si è accumulato in atmosfera sino a raggiungere concentrazioni anche superiori a quelle attuali (nel carbonifero, era geologica in cui la Terra era ricoperta da foreste).

Le forme viventi, pertanto, non sono semplici spettatori di quanto accade in atmosfera, ma con la loro stessa esistenza, costituiscono una vera e propria forzante interna al sistema stesso