Het gas dat het meest variabel is in de troposfeer is waterdamp. De hoeveelheid waterdamp in de troposfeer kan van plaats tot plaats en in de loop van de tijd sterk variëren. Het kan variëren van een paar procent aan het aardoppervlak tot bijna verzadiging in sommige gebieden. Deze variabiliteit is te wijten aan het feit dat waterdamp voortdurend wordt verdampt van het aardoppervlak naar de atmosfeer, en vervolgens weer condenseert tot vloeibaar water in de vorm van wolken en neerslag. De hoeveelheid waterdamp in de lucht kan een aanzienlijke invloed hebben op het weer, maar ook op het klimaat op aarde. Hoge waterdampniveaus in de atmosfeer kunnen bijvoorbeeld leiden tot meer bewolking en neerslag, terwijl lage waterdampniveaus tot droogte kunnen leiden.