Il y a environ 4.5 milliards d'années, la Terre avait environ 40 millions d'années; on admet en effet depuis les années 1950, sur la base de preuves scientifiques solides, que la Terre a environ 4.543 milliards d'années.
Durant ses 40 premiers millions d'années, l'atmosphère initiale était constituée de vapeur d'eau, de méthane CH4, de dioxyde de carbone CO2, et d'ammoniac NH3, mais sans traces de dioxygène O2 ni de diazote N2.
La Terre, qui se refroidissait lentement, aurait alors vu sa vapeur d'eau se condenser en eau liquide, ce qui contribua à la formation des océans.
Puis, lors d'un processus qui dura environ 1 à 1.5 milliard d'années, le dioxyde de carbone fut absorbé par les océans et se combina à des minéraux. A cette époque (c'est-à-dire il y a environ 3 milliards d'années), l'atmosphère terrestre ne contenait probablement que des traces de dioxygène.
Il fallut attendre encore environ 1 milliard d'années (c'est-à-dire il y a environ 2 milliards d'années) pour que le méthane, l'ammoniac, et l'eau réagissent sous l'influence de la radiation solaire riche en ultra-violets hautement énergétiques, et produisent la couche d'ozone O3 qui protégea la surface terrestre de l'agression des ultra-violets.
Ce n'est qu'alors que les plantes apparurent et commencent le lent processus de production de dioxygène à partir du dioxyde de carbone atmosphérique et de l'eau, pour conduire à la situation actuelle (21 % de dioxygène dans l'atmosphère).