现已发现的最古老的生物化石是原始的藻菌类，其年代大约在35亿年前。它们在无氧条件下进行异养生活，以原始海洋中的有机物为养料，依靠发酵的方式获取能量。这些原始的生物体不断地发展变化，约在27亿年前，出现了含有叶绿素，能进行光合作用，属于自养生活的原始藻类，如燧石藻、蓝绿藻等。这些藻类进行光合作用所释放的氧，进入大气后开始改变大气的成分。大气中游离氧的出现并逐步达到一定的浓度比例。这是地球环境演化史上一次重大的发展，整个过程约在18～22亿年前完成。
大气中游离氧的出现和浓度不断增加，对于生物来讲有极重要的意义。首先，生物的代谢方式开始发生根本性改变，从厌氧生活发展到有氧生活。代谢方式的改变大大促进了生物的进化发展。约在10～15亿年前出现了单细胞真核植物，以后逐渐形成多细胞生物，并开始出现了有性生殖方式。约在6亿年前，海洋中出现了大量的无脊椎动物，如三叶虫等。其次随着大气中氧气浓度不断提高，太阳紫外线将O2分解成不稳定的原子氧(O1)，原子氧相互结合形成O3，即臭氧。臭氧的产生并在大气层外围形成臭氧层，这对宇宙射线和太阳光中的紫外线有着屏障和过滤作用，对保护生命体有十分重要的作用。最初时生物只能在水深5～10米处生存发展。随着臭氧层的保护能力增加，生物发展到水体表面生活，并进而由水生开始向陆地生活发展。约在4.2亿年前，原始的陆地植物，如裸蕨开始出现。
陆地上环境变化大，不似水中的环境因素单一。生物登陆之后，在复杂多变的环境条件中加快了发展变化的速度。生物的变异和分化使得生物的数量和种类增加，在此基础上形成了生物体在种内和种间的相互依存、相互制约、相互竞争的关系。由此建立起多种多样的生态系统，其结构也日趋复杂和稳定。这一切又进一步促进了生物的发展和进化。大量生物的出现并生存，对于地球环境的影响也越来越显著。植物进行光合作用吸收二氧化碳释放氧气，同时吸收氨，并用其在体内合成蛋白质；而微生物在分解动植物遗体时又将蛋白质转化成氮气进入大气。这样使得原以二氧化碳、一氧化碳为主的还原性大气，转化成为以氧气、氮气为主的氧化性大气。生物的生命活动对地球物质的循环有着十分巨大的作用。由于生物的呼吸作用和植物的光合作用，大气中的二氧化碳大约每300年可循环一次；氧大约每2 000年循环一次。生物对铁、钙、氮、磷等的循环也有很大的影响。地球森林植被中约含有碳素4 000～5 000亿吨。石炭纪是蕨类植物繁茂的时代，大量的植物残体在沼泽环境中转化为煤层。这样大量的碳素被掩埋地下，导致大气中二氧化碳含量的减少，并由此削弱了温室效应，引起了全球性的气候变化。也许，古生代晚期的冰川就可能与此有关。
植物登陆之后，和地表的岩石层相互作用，开始形成土壤。土壤是陆地表面的疏松多孔体，又是一个胶体系统，对于植物生活所需要的水分和养分有强大的吸附和释放作用。土壤的形成使得易于流失的水和养分，能在地表富集起来。土壤既是植物生活的物质基础，又是植物生活的产物。土壤肥力的提高促进了植物的生长与发展，植物的繁茂又进一步促进了土壤肥力的提高。例如，在针叶林下发育的是肥力低下的灰化土；在草本植物下发育的是肥力很高的黑土。植物界的繁盛又为动物和微生物的生存发展，提供了物质基础和生存空间。
地壳在地球的发展史上经历了许多巨大的变动。古生代是地壳发生剧烈变动的时期，古生代早期是海洋占优势的时代，海洋无脊椎动物空前繁盛。到了中后期，陆地面积大大增加，亚欧大陆和北美大陆的雏形已基本形成，我国的华北和东北已抬升为陆地。此时两栖类开始出现，动物开始由水生向陆地发展。这时期的北半球气候炎热，陆地上出现了大面积的植物分布。由蕨类植物组成的大面积的森林覆盖地表，是一个重要的造煤时期。同时裸子植物在蕨类的基础上发生。中生代的中、晚期，全世界大部分地区都属热带、亚热带气候，季节变化不明显，是爬行动物的全盛期。爬行动物在形态结构和生殖方式(体内受精、生产大型的羊膜卵)上的进化，对陆地干旱生活更为适应。在爬行类的基础上，发展产生了哺乳类和鸟类动物。在植物中，裸子植物繁盛并渐次代替了蕨类植物。中生代的晚期，被子植物产生，并得到较大的发展。
地球环境的变化，如因太阳辐射变化引起的大范围的气候变化；因地壳运动产生的火山喷发、造山和造陆运动、大陆的漂移运动等，这些变化所产生的影响，都是在很大范围之内，甚至在全球范围内进行的，往往会从根本上改变地球的环境条件。这对于生物的生存、发展，都产生着巨大和深远的影响和作用。环境的剧烈变化使得许多生物死亡，甚至种的灭绝，但幸存的物种又会因为变异等而适应新环境，得以生存和发展。
在6 500万年前的白垩纪末，一颗直径10公里的小行星，以20公里／秒的速度进入地球大气层，撞击位于墨西哥尤卡坦半岛的海域。陨星以极高速度和大气分子相撞击，压缩大气并产生极高温度和极强大的冲击波，释放的能量相当1000万亿吨TNT爆炸产生的能量，约为广岛原子弹威力的500亿倍。强大的冲击波破坏和燃烧着地面上的一切物体，燃烧迅速蔓延全球，产生大量的烟尘、碳黑和二氧化碳进入大气层，屏蔽了太阳辐射，使地面降温8～20 ℃，海水降温2～3 ℃。漫长寒冷的冬季降临，地面的冰盖增大、海水退缩、盐度上升，导致部分海洋生物灭绝，地面植物的光合作用受到抑制，以植物为食的动物大量饿死。强大的冲击波使得大面积的海水立即蒸发，海水产生的剧烈震荡，使得大量的海洋生物死亡，如鱼龙、蛇颈龙和一些软体动物。除此，还造成巨大的臭氧层空洞，各种宇宙射线直射地面，危害地表生物。由于气温下降导致的巨大冰盖对阳光的反射，使气候进一步向寒冷方向发展。根据计算表明，由此引起的寒冷气候，约维持了几十万年，生物遭到空前的打击，约有60～80％的生物种类在白垩纪末从地球上消失。
新生代以来，约3400万年前、1500万年前、240万年前、110万年前，都曾发生过直径为1～5公里的陨星撞击。虽说其能量都明显小于白垩纪末的那次撞击，但都造成了不同程度的生物毁灭。
现代地球的环境格局基本上起始于新生代。随着现代山系，如喜玛拉雅山和阿尔卑斯山的高高隆起，导致全球范围的气候变化，形成各类型的气候带。四季交替明显，全球的环境向多样化方向发展，并奠定由被子植物、哺乳动物、鸟类和昆虫为优势生物的生物圈基础。第四纪出现的气候寒冷时期引起了陆地冰川面积扩大和海平面下降，使得原先为海水淹没的大陆架显露出来，并成为陆上生物往来的通道。现代的全球生态系统中被子植物繁盛，哺乳类、鸟类和昆虫类的繁盛，在经历了第四纪冰川期的严酷考验后基本上稳定下来。
从地球环境的演化历程来看，生命是地球环境发展到一定水平的产物，而生命在形成和繁盛之后，又对环境的发展演化产生了极其重要的作用。生命与环境是相互影响，相互作用，共同发展进化的。
