土壤是由固态的不规则的颗粒（固相）、液态的稀水溶液（液相）和气态的混合气体（气相）构成的三相体系。土壤空气既与溶于土壤水中的溶解态气体和吸附于土壤固相表面的吸附态气体处于动态平衡之中，也与近地表大气处于交换平衡之中。土壤空气的主要来源是近地表大气、土壤生物呼吸和土壤化学反应。旱地表层土壤空气组成大体上与近地面大气组成的比例相似，但二氧化碳含量显著高于近地面大气，而氧气含量略微低于近地面大气，水汽饱和度往往高于近地面大气。水田和湿地土壤空气中还原性气体（甲烷、氧化亚氮、硫化氢等）含量往往较高。施用铵态氮肥后土壤空气中氨气浓度往往较高。土壤空气的组成随季节、昼夜、土壤深度、土壤水分、植物种类及其生长的不同而变化。土壤空气中氧气含量、二氧化碳含量对土壤生物活性、植物根系发育及其吸收功能的影响极大，也与土壤生物化学过程（如硝化作用）、化学过程（如碳酸盐溶解）和养分有效性（如速效磷含量）密切相关。