Atmosferas planetárias dependem fundamentalmente do seu inventário geoquímico, da temperatura e da capacidade do seu campo gravitacional para reter gases. No caso da Terra e de outros planetas internos, a libertação precoce de gases liberta principalmente dióxido de carbono e vapor de água. O folheado secundário de cometas e meteoritos adicionou mais voláteis. A fotodissociação provocou alterações secundárias, incluindo a produção de vestígios de oxigénio a partir da água. A gravidade da Terra não pode reter gases leves, incluindo o hidrogénio, mas retém o oxigénio. O vapor de água geralmente não passa pela armadilha do frio na estratopausa. No Arqueano, a evolução precoce da vida, provavelmente em respiradouros hidrotermais, e o subsequente desenvolvimento da fotossíntese em águas superficiais, produziu oxigénio, aos 3500 Ma ou mesmo antes, tornando-se uma componente significativa da atmosfera a partir de cerca de 2000 Ma. Posteriormente as formações de ferro em bandas tornaram-se raras, e o ferro foi depositado em leitos vermelhos oxidados. Os níveis atmosféricos de dióxido de carbono e oxigênio variaram durante o Fanerozóico: grandes mudanças podem ter causado extinções, particularmente o Permiano/Triássico. O declínio do efeito estufa devido à diminuição a longo prazo do dióxido de carbono compensou largamente o aumento da luminosidade solar, e as mudanças nos níveis de dióxido de carbono estão fortemente relacionadas aos ciclos de glaciação.