V zraku je pet glavnih sestavin: dušik (78.0842%), kisik (20.9463%), vodna para (približno 1%), argon (0.93422%) in ogljikov dioksid (0.03811%). Komponente v sledovih predstavljajo še 0.002 %. Od vseh teh snovi je tisti, ki ga živali (vključno z ljudmi) potrebujejo za preživetje, kisik, medtem ko rastline potrebujejo ogljikov dioksid in dušik.
Dihanje živali porablja kisik in proizvaja ogljikov dioksid kot stranski produkt, medtem ko rastline porabljajo ogljikov dioksid in proizvajajo kisik. Od tega ravnovesja so odvisni svetovni ekosistemi. Sestavine zraka se lahko spremenijo zaradi človekove dejavnosti, kot je izgorevanje fosilnih goriv, zaradi česar se je povečal delež ogljikovega dioksida v ozračju.
Zrak je bil predmet preučevanja znanstvenikov že sto let. Tako kot drugi plini se zrak obnaša po Boylovem zakonu, ki pravi, da sta tlak in prostornina plina obratno sorazmerna v zaprtem sistemu, kjer ostaneta skupna količina plina in njegova temperatura fiksni. To pomeni, da lahko človek s stiskanjem zmanjša prostornino zraka, vendar se bo njegov tlak sorazmerno povečal.
Možno je črpati zrak v elastično membrano, kot je balon, da jo napihnemo. Ker je tlak, ki ga navzven izvaja zrak v balonu, približno enak tlaku, ki ga na balon izvaja zunaj, ostane napihnjen. To velja le, če je zračni tlak zraka, ki je bil prvotno vstavljen v balon, podoben zunanjemu zraku okoli njega. Če balon napolnimo z zrakom iz zgornje atmosfere, nato pa ga spustimo na morsko gladino, se bo skrčil, če pa ga napolnimo z zrakom z morske gladine in prinesemo na zelo veliko višino, bo počil. To se zgodi z baloni, ki se po nesreči spustijo v nebo.
Zrak ostaja v Zemljini atmosferi, ker je gravitacija Zemlje zadostna, da zadrži delce plina blizu njene površine. Lažji plini, kot je vodik, so že zdavnaj pobegnili od Zemljinega vleka, saj so dovolj lahki, da jim toplotno vzbujanje zadostuje, da pobegnejo v vesolje.