Yaşam ortaya çıkmadan önce, karbon dioksit, nitrojen ve diğer ağır gazlar, Dünyanın manto tabakası ve yer kabuğu tarafından ortama bırakılıyordu. Bu gazlar dünyanın yerçekimi kuvveti sayesinde tutuldu ve zaman içinde bir atmosfer meydana geldi.Yerçekimi, (CH4), karbon dioksit (CO2), amonyak (NH3), hidrojen (H2), azot (N2), ve su buharının (H2O) bu şekilde atmosferde birikmesine neden oldu. Zaman içinde Dünya, su buharının yoğunlaşıp sıvı hale gelmesine olanak sağlayacak kadar soğudu. Bu durum beraberinde yağmurları ve kuvvetli kasırgaları getirdi. Sürekli yağan yağmur denizlerin oluşmasını sağladı. Şiddetli kasırgalar sırasında oluşan elektrik dünyanın yüzeyini etkiledi.
Bu sırada atmosferde serbest halde hiç oksijen yoktu çünkü oksijen hidrojenle birleşip suyu, yer kabuğundaki başka elementlerle de birleşip demir oksitleri, silikatları, karbon dioksiti ve karbon monoksiti oluşturuyordu. Yaklaşık 2 milyar yıldan fazla bir süre boyunca oksijenin tamamı başka elementlere bağlanmış halde bulunuyordu.
İlk canlılar, atmosferde serbest oksijen bulunmadığı için anaerobik yani oksijensiz solunum yapan canlılardı. (Canlıların ortaya çıkışlarıyla ilgili daha ayrıntılı bilgi edinmek isterseniz Dünya üzerinde yaşam nasıl başladı? sorusunun cevabına göz atabilirsiniz.) Anaerobik solunumda sonra fotosentez evrimi gerçekleşti, yani fotosentez yapabilen canlılar ortaya çıktı. Bu canlılar su ve karbon dioksiti kullanarak glikoz ve oksijen üretmeye başladılar. Serbest oksijen böylece atmosferin stratosfer adı verilen tabakasında birikmeye başladı. Morötesi ışınlar, bu tabakadaki oksijen moleküllerine (O2) çarparak bu moleküllerin iki oksijen atomuna (O + O) bölünmesi sebep oldu. Bu oksijen atomları da oksijen molekülleriyle birleşerek ozonu oluşturdular. (O + O2 O3). Ozon tabakası bu şekilde oluştu. Ayrıca bu tepkimeler günümüzde de aynı şekilde oluşmakta. Ozon tabakasının üstünde yeterince oksijen bulunmadığı için tabakanın kalınlığı sınırlıdır. Daha alt tabakalara da morötesi ışınlar ulaşamıyordur.