תוֹכֶן
כדור הארץ נוצר לפני כ -4.5 מיליארד שנה, יחד עם שבעת כוכבי הלכת האחרים במערכת השמש. עם התקררות כדור הארץ נוצרה אווירה פרימיטיבית כתוצאה מגזים של הרי געש מוקדמים. האטמוספירה המוקדמת לא הכילה חמצן והייתה רעילה לבני אדם, כמו גם לרוב החיים האחרים בכדור הארץ כיום.
מימן והליום
על פי ההערכה, כדור הארץ נוצר מגז ואבק המקיפים את השמש. הרוב המכריע של הגז היה מורכב מהיסודות הקלים יותר, כמו מימן והליום. לכדור הארץ הקדום הייתה כמות גדולה של מימן והליום באטמוספירה וזה היה נמלט לאט לחלל בגלל המסה הנמוכה של גזים אלה. כיום מימן והליום מהווים פחות מאחוז מהאטמוספירה של כדור הארץ.
אדי מים
אדי מים הופקו כתוצאה מפעילות וולקנית מוקדמת, וגם משביטים המובילים מים המשפיעים על כדור הארץ. אדי המים נשארו בצורת הגזים, מכיוון שכדור הארץ הקדום היה חם מכדי שיוכלו להתקיים מים בצורה נוזלית. אוקיינוסים מים נוזליים לא הופיעו לפני כמיליארד שנה לאחר התהוות כדור הארץ.
פחמן דו חמצני
פחמן דו חמצני שוחרר על ידי הרי געש בראשית כדור הארץ והיה אחד המרכיבים העיקריים באטמוספירה שלו. ככל שכדור הארץ התיישן, כמות הפעילות הוולקנית פחתה וכמה אורגניזמים החלו להשתמש בפחמן דו חמצני בפוטוסינתזה. זה הביא לירידה מתמדת ברמות הפחמן הדו-חמצני. האטמוספירה של ימינו מורכבת רק מ- 0,04 אחוז דו תחמוצת הפחמן.
חנקן
הרי געש בראשית כדור הארץ ייצרו גם חנקן, שהפך למרכיב עיקרי באטמוספרה. חנקן חיוני ליצירת אבני בניין של חיים, כמו חומצות אמינו. כיום, החנקן הוא המרכיב הגדול ביותר באטמוספירת כדור הארץ, ומהווה כ 78 אחוז מהגזים.
חמצן
לא היה חמצן באטמוספירה המוקדמת עד שאורגניזמים פשוטים פיתחו את היכולת לבצע פוטוסינתזה. במהלך תהליך זה משתמשים באור שמש ופחמן דו חמצני על מנת ליצור אנרגיה, ומשחררים חמצן כתוצר לוואי. מחקרים גיאוכימיים מצביעים על כך שהחמצן הפך למרכיב באטמוספרה כשני מיליארד שנה לאחר היווצרות כדור הארץ. חלק קטן מאטומי החמצן נקשרים ליצירת אוזון - מולקולה המורכבת משלושה אטומי חמצן - באטמוספירה העליונה. כיום החמצן מהווה כ 21 אחוז מהגזים האטמוספריים והוא חיוני לחיים. חמצן מולקולרי פשוט משמש לרוב היצורים החיים על מנת ליצור אנרגיה. שכבת האוזון ממלאת תפקיד חיוני על ידי ספיגת אור אולטרה סגול מזיק באווירה של ימינו.