De atmosferen van planeten zijn fundamenteel afhankelijk van hun geochemische inventaris, temperatuur en het vermogen van hun zwaartekrachtsveld om gassen vast te houden. In het geval van de aarde en andere binnenplaneten kwamen bij de eerste uitgassing vooral kooldioxide en waterdamp vrij. De secundaire vernislaag van kometen en meteorieten voegde nog meer vluchtige stoffen toe. Fotodissociatie veroorzaakte secundaire veranderingen, waaronder de productie van sporen van zuurstof uit water. De zwaartekracht van de aarde kan lichte gassen, waaronder waterstof, niet vasthouden, maar wel zuurstof. Waterdamp komt over het algemeen niet door de koudeval in de stratopauze. In het Archeïcum heeft de vroege evolutie van het leven, waarschijnlijk in hydrothermale bronnen, en de daaropvolgende ontwikkeling van de fotosynthese in het oppervlaktewater, in 3500 Ma of zelfs vroeger zuurstof geproduceerd, dat vanaf ongeveer 2000 Ma een belangrijk bestanddeel van de atmosfeer is geworden. Daarna werden ijzerbandformaties zeldzaam, en ijzer werd afgezet in geoxideerde rode bedden. Het kooldioxide- en zuurstofgehalte in de atmosfeer varieerde gedurende het Phanerozoïcum: grote veranderingen kunnen de oorzaak zijn geweest van uitstervingen, met name in het Perm/Trias. Het afnemende broeikaseffect als gevolg van de langdurige afname van kooldioxide heeft de toenemende zonnestraling grotendeels gecompenseerd, en veranderingen in kooldioxideniveaus houden sterk verband met cycli van ijstijd.