Michigan Üniversitesi’ne göre, ilkel Dünya’nın gezegenin içinden gazlar çıkıncaya kadar bir atmosferi yoktu. Hızlı hareket eden gazlar ve büyük volkanik püskürmeler, iki farklı fakat aynı derecede önemli atmosferik tabaka oluşmasına neden oldu.
NASA’ya göre, Dünya’nın en eski atmosferi muhtemelen evrendeki en bol bulunan iki maddeden sadece hidrojen ve helyumdan oluşuyordu. Bu gazlar ayrıca Dünya'nın ve çevresindeki tüm gezegenlerin oluştuğu Güneş'in etrafındaki gazlı diski de oluşturdu. Atmosfer ilk oluştuğunda, Dünya son derece sıcaktı ve üzerinde şu an var olan hayata karşı da sıcakkanlıydı. Dünya'nın yüzeyinde dolaşan hidrojen ve helyum molekülleri nihayetinde, Dünya'nın yerçekimsel çekiminden kaçtıkları ve uzaya sürüklendikleri hızda aldılar. Bu süreç, Dünya atmosferinin ilk katmanının oluşumuyla sonuçlandı.
NASA, ikinci atmosferik katmanın, büyük volkanik patlamalardan dolayı milyarlarca yıl boyunca oluştuğunu açıklar. Bu zamanda, Dünya'nın yüzeyine yayılan çok daha fazla volkan vardı ve bu da Dünya'nın içinden çıkan gazların küresel olarak salınmasına neden oldu. Bu gazlar buhar, karbon dioksit ve amonyağı içeriyordu. Sonunda, amonyak molekülleri güneş ışığı ile parçalandı ve azot ve hidrojeni geride bıraktı ve bugün mevcut atmosferik koşulların oluşumuna neden oldu.
