De atmosfeer van de aarde heeft in de loop van de geschiedenis van de planeet drastische veranderingen ondergaan. Aanvankelijk werd de vroege atmosfeer geproduceerd door het ontgassen van vluchtige elementen uit het binnenste van de aarde tijdens de vorming ervan. Dit vluchtige materiaal was waarschijnlijk aanwezig in de aardmantel en kwam vrij door vulkaanuitbarstingen. Waterstof, waterdamp, methaan, koolmonoxide en stikstof zijn enkele van de belangrijkste componenten waaruit de vroege atmosfeer bestond.

Terwijl de planeet afkoelde, condenseerde de waterdamp en vormde oceanen, en een aanzienlijk deel van de koolstofdioxide loste op in de wateren, wat bijdroeg aan de ontwikkeling van de chemie van de vroege oceanen. Het reducerende karakter van de primitieve atmosfeer, met weinig tot geen vrije moleculaire zuurstof, maakte de weg vrij voor de opkomst van het leven op aarde, omdat primitieve organismen de direct beschikbare energie uit anorganische moleculen konden benutten.

Later leidden de biologische processen tot de transformatie van de atmosfeer, vooral door fotosynthese door cyanobacteriën. Zuurstof begon zich op te hopen als bijproduct van fotosynthese, wat leidde tot de opkomst van een oxiderende omgeving. Dit proces van oxygenatie leidde uiteindelijk tot de zuurstofrijke atmosfeer die we vandaag de dag hebben, waardoor complexe levensvormen zich konden ontwikkelen en bloeien.