Atmosferele planetare depind în mod fundamental de inventarul geochimic, de temperatură și de capacitatea câmpului gravitațional de a reține gaze. În cazul Pământului și al altor planete interioare, degazarea timpurie a eliberat în principal dioxid de carbon și vapori de apă. Învelișul secundar al cometelor și al meteoriților a adăugat alte substanțe volatile. Fotodisocierea a provocat modificări secundare, inclusiv producerea de urme de oxigen din apă. Gravitația Pământului nu poate reține gazele ușoare, inclusiv hidrogenul, dar reține oxigenul. În general, vaporii de apă nu trec prin capcana rece de la stratopauză. În Archaean, evoluția timpurie a vieții, probabil în izvoarele hidrotermale, și dezvoltarea ulterioară a fotosintezei în apele de suprafață, a produs oxigen, la 3500 Ma sau chiar mai devreme, devenind o componentă semnificativă a atmosferei începând cu aproximativ 2000 Ma. Ulterior, formațiunile de fier în benzi au devenit rare, iar fierul a fost depus în straturi roșii oxidate. Nivelurile atmosferice de dioxid de carbon și oxigen au variat în timpul fanerozoicului: este posibil ca schimbările majore să fi provocat extincții, în special în Permian/Triasic. Scăderea efectului de seră datorat scăderii pe termen lung a dioxidului de carbon a compensat în mare măsură creșterea luminozității solare, iar modificările nivelurilor de dioxid de carbon sunt strâns legate de ciclurile de glaciațiune.

.