Ilmassa on viisi pääkomponenttia: typpi (78.0842%), happi (20.9463%), vesihöyry (noin 1%), argon (0.93422%) ja hiilidioksidi (0.03811%). Jälkikomponentit muodostavat vielä 0.002%. Kaikista näistä aineista eläinten (myös ihmisten) on selviydyttävä hapesta, kun taas kasvit tarvitsevat hiilidioksidia ja typpeä.
Eläinten hengitys kuluttaa happea ja tuottaa hiilidioksidia sivutuotteena, kun taas kasvit kuluttavat hiilidioksidia ja tuottavat happea. Maailman ekosysteemit ovat riippuvaisia tästä tasapainosta. Ihmisen toiminta voi muuttaa ilman komponentteja, kuten fossiilisten polttoaineiden polttamista, mikä on lisännyt hiilidioksidin osuutta ilmakehässä.
Ilma on ollut tutkijoiden tutkittavana kohteena satoja vuosia. Kuten muutkin kaasut, ilma käyttäytyy Boylen lain mukaan, jonka mukaan kaasun paine ja tilavuus ovat kääntäen verrannollisia suljetussa järjestelmässä, jossa kaasun kokonaismäärä ja sen lämpötila pysyvät ennallaan. Tämä tarkoittaa, että henkilö voi pienentää ilmamäärää puristamalla sitä, mutta sen paine kasvaa suhteessa.
On mahdollista pumpata ilmaa joustavaan kalvoon, kuten ilmapalloon, sen täyttämiseksi. Koska ilmaan ulospäin kohdistuva paine ilmapallon sisällä on suunnilleen sama kuin ilmapallon ulkopuolelta kohdistuva paine, se pysyy täytettynä. Tämä pätee vain silloin, kun ilmapalloon alun perin syötetyn ilman ilmanpaine on samanlainen kuin ympäröivä ilma. Jos ilmapallo täytetään yläilmakehän ilmalla ja lasketaan sitten merenpinnalle, se kutistuu, kun taas jos se täytetään ilmalla merenpinnasta ja nostetaan erittäin korkealle, se ponnahtaa. Näin tapahtuu vahingossa taivaalle vapautuville ilmapalloille.
Ilma pysyy maapallon ilmakehässä, koska maapallon painovoima riittää pitämään kaasuhiukkaset lähellä sen pintaa. Kevyemmät kaasut, kuten vety, ovat jo kauan sitten paenneet maapallon vetovoimasta, koska ne ovat riittävän kevyitä, jotta lämpöherätys riittää heille paetakseen avaruuteen.