1. L'atmosfera primitiva (Terra primordiale):la prima atmosfera della Terra, che si ritiene si sia formata durante l'accrescimento della Terra circa 4,5 miliardi di anni fa, consisteva principalmente di idrogeno, elio, metano, ammoniaca e vapore acqueo. Era simile nella composizione alle atmosfere di pianeti giganti come Giove e Saturno.
2. L'atmosfera riducente (Eone Archeano):circa 4 miliardi di anni fa, l'atmosfera terrestre subì cambiamenti significativi. L'atmosfera primitiva si è gradualmente evoluta in un'atmosfera riducente, caratterizzata da alte concentrazioni di metano, ammoniaca, idrogeno solforato e vapore acqueo. Questa atmosfera ha favorito l'emergere delle prime forme di vita, poiché ha fornito i precursori chimici necessari per la sintesi delle molecole organiche.
3. L'atmosfera ossidante (oggi):circa 2,4 miliardi di anni fa, l'atmosfera terrestre subì un'importante transizione nota come Grande Evento di Ossidazione (GOE). Durante questo evento, grandi quantità di ossigeno furono rilasciate nell'atmosfera attraverso la fotosintesi effettuata dai cianobatteri. Questo passaggio da un’atmosfera riducente a un’atmosfera ossidante è stato un punto di svolta fondamentale nella storia della Terra, poiché ha consentito l’evoluzione delle forme di vita aerobiche e ha gettato le basi per la vita complessa come la conosciamo oggi.
Dopo la transizione verso un'atmosfera ossidante, l'atmosfera terrestre ha subito graduali cambiamenti nella composizione dovuti a vari processi geologici e biologici, tra cui il degassamento vulcanico, l'evoluzione di piante e animali e le attività umane. Tuttavia, la composizione fondamentale dell’atmosfera, con azoto e ossigeno come gas dominanti, è rimasta relativamente stabile negli ultimi miliardi di anni.
