Ir piecas galvenās gaisa sastāvdaļas: slāpeklis (78.0842%), skābeklis (20.9463%), ūdens tvaiki (apmēram 1%), argons (0.93422%) un oglekļa dioksīds (0.03811%). Izsekošanas komponenti veido vēl 0.002%. No visām šīm vielām dzīvniekam (tostarp cilvēkiem) ir nepieciešams skābeklis, savukārt augiem nepieciešams oglekļa dioksīds un slāpeklis.
Dzīvnieku elpošana patērē skābekli un rada oglekļa dioksīdu kā blakusproduktu, savukārt augi patērē oglekļa dioksīdu un ražo skābekli. No šī līdzsvara ir atkarīgas pasaules ekosistēmas. Gaisa sastāvdaļas var mainīt cilvēka darbība, piemēram, fosilā kurināmā dedzināšana, kas ir palielinājusi oglekļa dioksīda īpatsvaru atmosfērā.
Gaiss ir bijis zinātnieku pētījumu objekts simtiem gadu. Tāpat kā citas gāzes, gaiss darbojas saskaņā ar Boila likumu, kas nosaka, ka gāzes spiediens un tilpums ir apgriezti proporcionāli slēgtā sistēmā, kur kopējais gāzes daudzums un tās temperatūra paliek nemainīga. Tas nozīmē, ka cilvēks var samazināt gaisa daudzumu, to saspiežot, bet tā spiediens proporcionāli palielināsies.
Ir iespējams iesūknēt gaisu elastīgā membrānā, piemēram, balonā, lai to piepūstu. Tā kā spiediens, ko uz āru rada gaiss balona iekšpusē, ir aptuveni līdzvērtīgs spiedienam, ko uz balonu rada ārpuse, tas paliek piepūsts. Tas attiecas tikai uz gadījumiem, kad sākotnēji balonā ievietotā gaisa spiediens ir līdzīgs apkārtējam gaisam. Ja balons ir piepildīts ar gaisu no augšējiem atmosfēras slāņiem un pēc tam nolaists līdz jūras līmenim, tas saruks, savukārt, ja tas tiks piepildīts ar gaisu no jūras līmeņa un pacelts ļoti lielā augstumā, tas uzsprāgs. Tā notiek ar gaisa baloniem, kas nejauši tiek izlaisti debesīs.
Gaiss paliek Zemes atmosfērā, jo Zemes gravitācija ir pietiekama, lai noturētu gāzes daļiņas tuvu tās virsmai. Vieglākas gāzes, piemēram, ūdeņradis, jau sen ir izkļuvušas no Zemes pievilkšanas, jo tās ir pietiekami vieglas, lai tās varētu izkļūt kosmosā ar termisko ierosmi.