O gás mais variável na troposfera é o vapor d'água. A quantidade de vapor d'água na troposfera pode variar muito de um lugar para outro e ao longo do tempo. Pode variar de uma pequena porcentagem perto da superfície da Terra até quase a saturação em algumas áreas. Esta variabilidade deve-se ao facto de o vapor de água estar constantemente a evaporar-se da superfície da Terra para a atmosfera, e depois condensar-se novamente em água líquida sob a forma de nuvens e precipitação. A quantidade de vapor d'água no ar pode ter um impacto significativo no clima, bem como no clima da Terra. Por exemplo, níveis elevados de vapor de água na atmosfera podem levar ao aumento da cobertura de nuvens e da precipitação, enquanto baixos níveis de vapor de água podem levar a condições de seca.