据科学家估算,大气已经有46多亿年的历史,经过了原始大气、次生大气和现代大气三个阶段.在地球没有形成之前,宇宙处于混沌状态,遍布着由固体尘埃与气体组成的星云.地球形成过程中,较重的物质通过碰撞合并为原始地球的核心,少量气态物质如氢和氦等环绕着地球,这就是最原始的大气.45亿～20亿年期间,地球逐渐冷却后形成了薄薄的固体外壳,地球内部的大量气体随着火山喷发和地壳运动逸出地表,围绕在地球周围,形成了以水汽、二氧化碳、氮、甲烷和氨等为主要成分的新一代大气层,叫做次生大气.次生大气中没有氧气,地球上当时还没有生命存在.但是,来自太阳强烈紫外线的照射,为地球上生命的出现提供了能量,大气中的甲烷、氢、氨等物质获得能量后,逐步合成了早期生命所需的有机物.大约距今20亿年前后,海洋中的蓝藻类植物,在阳光的照射下,与大气中的二氧化碳发生光合作用,生成碳水化合物,并吐出氧气.随着光合作用的不断进行,大气中氧气含量逐步增多,二氧化碳含量则逐步减少.多余的氧气积聚起来,形成了臭氧层,为生物的出现和繁衍奠定了基础.后来,地壳的升降和环境的变化,植物从海洋迁徙到陆地,大量繁殖,并通过光合作用,排出大量的氧气.这样绿地不断扩大,植物尽情生长,二氧化碳越来越少,氧气含量越来越多.同时,动物的呼吸消耗掉大量的氧气,使空气中的氧气和二氧化碳比例保持平衡.日积月累,时光飞逝,终于演变成适于人类和各种生物生长的现代大气层.原始大气圈-描述最早形成的大气圈.气体有三种可能的来源：地球凝结时遗留下来的残留物；地外来源；地球排气.其中,只有排气作用能适应地球化学和同位素制约的多变性.地球排气可直接来自火山作用,或间接来自地表风化.支持大气圈排气起源说的一部分证据是：大气圈中有大量的40Ar(0.93%,其中40Ar占99.6%),而太阳或者碳质球粒陨石中40Ar＜01%.40Ar是由固体地球的40K放射性衰变产生的,并主要经火山作用释放到大气圈.这种同位素在地球大气圈中较大量的存在,表明地球经历了广泛的氩的排气过程.同样,其他气体也以类似的行径进入大气圈.关于原始大气圈的成分,有两种见原始大气圈是还原的,主要由CH4组成,并含少量HNO3、H2、He和H2O2；原始大气圈是由CO2、CO、H2O和N2组成的.原始大气圈基本没有自由氧,而实验研究表明,两种情况均可以出现第一个有机体的反应.由于CH4和NH3会直接或间接地为光解作用所破坏.NH3可在1～10年内为紫外线辐射所破坏,而又极易溶于水,会很快被降水和其他溶液带入海洋.虽然CH4对光解作用是较稳定的,而OH作为甲烷氧化链的中间产物,在地表50年内即为光解作用所破坏.H2会很快从大气圈的顶部散失,也未必是早期大气圈的主要成分.非氧化大气.