Planetära atmosfärer beror i grunden på deras geokemiska lager, temperatur och gravitationsfältets förmåga att hålla kvar gaser. När det gäller jorden och andra inre planeter frigjorde tidig utgasning främst koldioxid och vattenånga. Den sekundära skiktningen av kometer och meteoriter tillförde ytterligare flyktiga ämnen. Fotodissociation orsakade sekundära förändringar, inklusive produktion av spår av syre från vatten. Jordens gravitation kan inte hålla kvar lätta gaser, inklusive väte, men håller kvar syre. Vattenånga passerar i allmänhet inte den kalla fällan vid stratopausen. Under arkeisk tid utvecklades livet tidigt, troligen i hydrotermiska skorstenar, och den efterföljande utvecklingen av fotosyntesen i ytvatten, vilket ledde till att syre producerades vid 3500 Ma eller ännu tidigare, och blev en viktig komponent i atmosfären från cirka 2000 Ma. Därefter blev bandjärnformationer sällsynta, och järn avlagrades i oxiderade röda lager. Atmosfäriska nivåer av koldioxid och syre har varierat under Phanerozoikum: större förändringar kan ha orsakat utdöenden, särskilt under Perm och Trias. Den minskande växthuseffekten på grund av den långsiktiga minskningen av koldioxid har till stor del uppvägt den ökande solstrålningen, och förändringar i koldioxidhalten har ett starkt samband med istidcykler.