1. De primitieve atmosfeer (vroege aarde):De vroegste atmosfeer van de aarde, vermoedelijk gevormd tijdens de aanwas van de aarde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, bestond voornamelijk uit waterstof, helium, methaan, ammoniak en waterdamp. Het was qua samenstelling vergelijkbaar met de atmosfeer van gigantische planeten zoals Jupiter en Saturnus.

2. De reducerende atmosfeer (Archaean Eon):Ongeveer 4 miljard jaar geleden onderging de atmosfeer van de aarde aanzienlijke veranderingen. De primitieve atmosfeer evolueerde geleidelijk naar een reducerende atmosfeer, gekenmerkt door hoge concentraties methaan, ammoniak, waterstofsulfide en waterdamp. Deze atmosfeer was bevorderlijk voor de opkomst van vroege levensvormen, omdat het de noodzakelijke chemische voorlopers leverde voor de synthese van organische moleculen.

3. De oxiderende atmosfeer (heden):Ongeveer 2,4 miljard jaar geleden onderging de atmosfeer van de aarde een grote transitie die bekend staat als de Great Oxidation Event (GOE). Tijdens deze gebeurtenis kwamen grote hoeveelheden zuurstof in de atmosfeer terecht via fotosynthese door cyanobacteriën. Deze verschuiving van een reducerende atmosfeer naar een oxiderende atmosfeer was een cruciaal keerpunt in de geschiedenis van de aarde, omdat het de evolutie van aerobe levensvormen mogelijk maakte en de basis legde voor het complexe leven zoals we dat vandaag de dag kennen.

Sinds de overgang naar een oxiderende atmosfeer heeft de atmosfeer van de aarde geleidelijke veranderingen in de samenstelling ondergaan als gevolg van verschillende geologische en biologische processen, waaronder vulkanische ontgassing, de evolutie van planten en dieren, en menselijke activiteiten. De fundamentele samenstelling van de atmosfeer, met stikstof en zuurstof als de dominante gassen, is de afgelopen miljard jaar echter relatief stabiel gebleven.