Den gas som är mest variabel inom troposfären är vattenånga. Mängden vattenånga i troposfären kan variera mycket från plats till plats och över tid. Det kan variera från några procent nära jordens yta till nära mättnad i vissa områden. Denna variation beror på att vattenånga ständigt förångas från jordens yta och in i atmosfären och sedan kondenseras tillbaka till flytande vatten i form av moln och nederbörd. Mängden vattenånga i luften kan ha en betydande inverkan på vädret, såväl som på jordens klimat. Till exempel kan höga halter av vattenånga i atmosfären leda till ökat molntäcke och nederbörd, medan låga halter av vattenånga kan leda till torka.