在地球演化史上，大气的演化具有特殊的意义，因为它为生命的出现创造了条件。地球大气有三代。第一代大气即原始大气，在地球演化的早期就跑掉了。第二代大气是地球内部经物理化学反应而挤压出来的，叫作还原大气。还原大气中缺氧。主要由于后来出现的最古老的低等生物蓝藻细菌能够进行光合作用，不断放出废气“氧气”，还原大气开始逐渐变成以氧和氮为主的现代大气，即氧化大气。目前发现的最古老的生物化石有36亿～33亿年历史，地球上生命的历史至少可以追溯到这个时间。
但是，生命起源问题至今依然是一个没有解决的问题，我们只能谨慎地猜测。大约在40亿年前，接近稳定的地球表面形成了海洋以及原始大陆。炽热的太阳光直射到地表，形成很高的温度。缺氧的大气使来自太阳的紫外线畅通无阻地射到地表，而紫外线具有极强的化学活性。在大气和地表中发生的各种化学反应，使原本只有无机物的地球上出现大量氨基酸、核苷酸、单糖等有机物，这些有机物又不断发生化学反应，逐渐由简单的有机物聚合成复杂的有机物，出现了生物大分子蛋白质和核酸。这些蛋白质和核酸在海水中慢慢储存聚集，经过数亿年的发展，终于在大约15亿年前形成了有自我复制功能的真核生物。
生命单体一旦出现，生命在自然选择过程中的进化也就开始了。先是原始单细胞生物，尔后向两个方向进化：一是自养功能加强而运动功能退化，进化到单细胞菌藻类植物，成为植物界的进化源头；另一方向则是运动功能和异养功能增强，自养功能退化，进化到单细胞原生动物，成为动物界的进化源头。
为了方便叙述生物进化在时间上的历程，我们先引入地质学关于地球演化的年代学术语。地质学家根据古生物化石在地层上沉积的次序划分了地质年代，后又根据同位素放射性蜕变物的测定确定了确切的距现在的时间，结论可以列举如下：
在寒武纪（以英国威尔士地区一个地名命名，最早在这里挖到这一年代的地层）之前，确切的化石记录很难找到，因为那时的生物还没有较硬的身体。此外，那时地表温度太高，高温岩石流常常从地下流出，将原始生命熔化。不过，到了寒武纪之后，化石记录开始丰富起来。基本上可以肯定，从寒武纪开始，海水中出现无脊椎动物。奥陶纪（源自英国威尔士地区一地名）时期，脊索动物首次出现；志留纪（源自英国威尔士地区一地名）到泥盆纪（源自英国英格兰地区一地名），鱼类出现并成为海洋中主要的生命。到石炭纪（形成煤炭的植物活跃时期），陆地出现森林，两栖动物随之而来。整个中生代，陆上爬行动物横行，哺乳类动物亦开始出现。这个时期，恐龙统治着地球。到了白垩纪，有史以来最大的食肉动物霸王龙在地球上横行，但在白垩纪末期，恐龙神秘地消失了。有些科学家相信，这个时期有一颗直径达10千米的巨大星体撞击地球，导致恐龙和其他生物灭绝。到了新生代的第三纪，现今哺乳类动物的早期种类走上了地球的历史舞台，直到今天；到第四纪，人类的祖先姗姗来迟。
若把地球的历史浓缩成一天24小时，1秒大约相当于5万年。如果地球在午夜零点诞生，那么，生命大约起源于凌晨5点，脊椎动物起源于晚9点，哺乳动物起源于晚10点，灵长类动物在晚11点37分出现，而人类的祖先差不多直到11点56分才浮出水面。
