Karena perbedaan panas antara stratosfer dan lapisan sebelumnya dan lapisan berikutnya, ada sedikit pertukaran gas di antara mereka. Hal ini menyebabkan tidak adanya uap air di stratosfer, yang berarti hampir tidak ada awan sama sekali.

Senyawa yang paling melimpah di seluruh wilayah ini adalah ozon: hampir semua ozon di atmosfer terkonsentrasi pada ketebalan hampir 30 kilometer.

Zat ini terbentuk karena aksi sinar ultraviolet pada oksigen atmosfer. Ini berbagi ruang dengan senyawa lain yang lebih kompleks dan berumur panjang, seperti klorofluorokarbon (CFC) dan senyawa yang kaya akan nitrogen dan belerang, beberapa di antaranya berasal dari letusan gunung berapi di masa lalu, dan lainnya dari tindakan polusi manusia.

Ada juga kandungan tertentu dari halogen oksida dan asam nitrat dan asam sulfat di stratosfer.