呈气态的水。水汽的密度约相当于同温、同压下干空气的0.622倍,即水汽密度永远小于干空气的密度。水汽的气体常数(Rw)为461焦耳/千克·开,定容比热(Cv)等于716焦耳/千克·开。大气中的水汽来源于下垫面的蒸发与蒸腾,其含量因时因地而异,按容积计算其变化范围在0—4%之间,热带多雨地区可达4%以上,寒冷干燥地区几乎近于零。
其垂直分布主要集中离地面2—3公里的气层中,高度愈高,水汽愈少。水汽是大气中唯一能发生相变的成分,故在天气变化中极为重要。水汽能强烈地吸收地面辐射,也能放射长波辐射,在水相变化中不断放出或吸收热量,故对地面和空气的温度影响很大。