在地球形成的初期，原始的大气被太阳风吹散，由于地球本身质量的引力吸缩，放射性同位素衰变以及陨星的撞击，使冷凝的地球又迅速增温，估计温度高达1500K~2000K。原始地球又处于熔融状态，但随着物质的重新组合和分化，原先在地球内部的各种气体上升到地表成为新的大气层。而此时地球的引力已慢慢增大，除氢和氦可能部分逸散外，其他的气体就再跑不掉了，于是出现了富含甲烷、氨和水汽的原生大气。
到了距今38亿年以后，由于陨星的撞击非常强烈，导致地球表面火山活动非常普遍。于是地球内部的气体借火山喷发而充实到大气中，形成第二次原始大气，它的成分估计与现代火山气体相似。
我们现在地球大气的主要成分大致是：氮（78%）、氧（21%）、氩（0.9%）、二氧化碳（0.03%），此外，还有不定量的水蒸气和微量的臭氧、氖、氦、氪、氙和甲烷。