Yeryüzündeki maddeler temel olarak iki ana grupta incelenir: anorganik ve organik maddeler. Anorganik maddeler; kayaçlar, toprak, cam, porselen ve çeşitli tuzlar gibi yapıları kapsar. Bu maddelerin bileşiminde Si, Al, O, Fe, Ca, Na, Li, C, Mg gibi elementler ve bunlardan türeyen mineraller bulunur.
Organik maddeler ise bitki ve hayvanlar dünyasını, ayrıca bunlardan elde edilen yan ürünleri içerir. Bu maddeler C, H, O, N, P, S gibi elementlerin birleşimiyle oluşan kompleks moleküler yapılardır. Organizasyon düzeyi arttıkça, bu moleküler yapıların karmaşıklığı da doğru orantılı olarak artış gösterir.
Yaşamın oluşabilmesi için belirli bir organizasyon düzeyine ve karmaşık moleküler yapılara ihtiyaç vardır. İlkel organizmalarda daha basit moleküller gözlemlenirken, gelişmiş canlılarda yaşamın sürdürülebilmesi için çok daha karmaşık bir biyokimyasal düzen gereklidir.
Bir gezegende yaşamın oluşabilmesi için gezegenin kütlesi kritik bir öneme sahiptir. Eğer gezegenin kütlesi Güneş kütlesinin 1/20'sinden fazlaysa, yoğun çekirdek reaksiyonları nedeniyle gezegen bir yıldız gibi parlar ve aşırı ısınır. Çok küçük kütleli gezegenler ise atmosfer tutamazlar.
Yaşam için ideal kütle, Güneş kütlesinin yaklaşık 1/300.000'i civarında olan Dünya, Venüs ve Mars gibi gezegenlerdir. Ayrıca gezegenin yıldıza olan uzaklığı, yörüngesinin dairesel yapısı ve yıldızın radyasyonunun sabitliği, yaşamın başlaması için gereken optimal çevresel koşulları sağlar.
Yaklaşık 4.5 milyar yıl önce Dünya'da sadece anorganik maddeler bulunuyordu ve atmosferde oksijen yoktu. Metan, karbonmonoksit, amonyak ve su buharı gibi gazların güneşin ultraviyole ışınları altında su havzalarıyla etkileşime girmesi, amino asitler ve proteinler gibi ilk organik maddelerin sentezlenmesine olanak tanımıştır.
Dünya'nın ilk dönemlerinde suyun varlığı oldukça sınırlıydı. İç güneş sistemi, suyun sıvı halde kalmasına izin vermeyecek kadar sıcaktı. Bilimsel araştırmalar, Dünya'daki devasa su rezervlerinin dış asteroid kuşağından gelen meteor bombardımanları ile taşındığını göstermektedir.
Jüpiter'in devasa kütlesi ve çekim gücü, dış kuşaktaki asteroidlerin yörüngelerini bozarak onları Dünya'ya doğru yönlendirmiştir. Bu asteroidler Dünya'ya çarptıklarında parçalanmış ve içlerindeki donmuş su açığa çıkarak okyanusları oluşturmuştur. Zirkon mineralleri üzerinde yapılan yaş analizleri, suyun Dünya'ya yaklaşık 4.4 milyar yıl önce, kısa bir zaman diliminde ulaştığını kanıtlamaktadır.
Ay'ın varlığı da Dünya'daki yaşamın şekillenmesinde önemli bir rol oynamıştır. Ay'ın yarattığı gel-git etkileri, okyanusların hareketliliğini ve dünyadaki yaşam döngüsünü doğrudan etkilemiştir.
Atmosferin oksijenle zenginleşmesi uzun bir süreçtir. 2 milyar yıl önce denizler demirle doluydu ve atmosferde oksijen yoktu. Bu dönemde 'stromatolit' adı verilen mavi-yeşil bakteriler, fotosentez yaparak karbondioksiti oksijene dönüştürmeye başladılar.
Stromatolitlerin ürettiği oksijen, denizlerdeki serbest demirle birleşerek bantlı demir oluşumlarını meydana getirdi. Yaklaşık 500 milyon yıl önce atmosferdeki oksijen seviyesi hayvanların yaşayabileceği düzeye ulaştı. Bu durum, yaşamın okyanuslardan karalara taşınmasına zemin hazırladı.
Silüriyen döneminde karada bitkiler gelişmeye başladı, Devoniyen döneminde ise bitki ve hayvanlar hızla karalara yayıldı. Karbonifer döneminde ise yeryüzü devasa bir canlı çeşitliliğine sahne oldu; günümüzdeki petrol, kömür ve doğal gaz gibi hidrokarbon yataklarının çoğu bu dönemdeki yoğun biyolojik aktivite sonucu oluştu.