أدت التغييرات في بيئة الأرض المبكرة إلى تطور الكائنات الحية. عندما بدأت الكائنات بدائية النواة في المحيطات في التمثيل الضوئي ، أنتجت الأكسجين. في النهاية ، أشبع الأكسجين المحيطات ودخل الهواء ، مما أدى إلى زيادة تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي ، والمعروفة باسم ثورة الأكسجين منذ حوالي ٢,٣ مليار سنة. لذلك ، فإن الكائنات الحية التي يمكن أن تستخدم الأكسجين للتنفس الخلوي لها ميزة. منذ أكثر من ١,٥ عام ، بدأت تظهر أيضاً الخلايا حقيقية النواة والكائنات متعددة الخلايا. في البداية ، كانت كل هذه الأنواع مقتصرة على محيطات الأرض.

كانت الكائنات الحية الأولى التي عاشت على الأرض هي بدائيات النوى الضوئية التي سكنت البيئات الرطبة بالقرب من شواطئ المحيط. على الرغم من نقص المياه ، قدمت البيئات الأرضية وفرة من ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون لعملية التمثيل الضوئي. منذ حوالي ٥٠٠ مليون سنة ، كان أسلاف النباتات في الوقت الحاضر قادرين على استعمار البيئات الأكثر جفافاً ، لكنهم احتاجوا إلى تكيفات لمنع الجفاف. لقد طوروا طرقاً للتكاثر لا تعتمد على الماء وتحمي أجنتهم من الجفاف. علاوة على ذلك ، طورت هذه النباتات المبكرة نظاماً وعائياً يتضمن الجذور للحصول على الماء والمغذيات و نظام خضري للحصول على ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون.

يبدو أن النباتات والفطريات استعمرت الأرض في نفس الوقت. إن تطورهم المشترك على الأرض هو نتيجة العلاقة المتبادلة المنفعة بين العديد من النباتات والفطريات ، والتي شوهدت في كل من الكائنات الحية الحديثة وبعض الحفريات النباتية المبكرة. تساعد الفطريات في امتصاص العناصر الغذائية والمياه مع الاستفادة من العناصر الغذائية التي يوفرها النبات.

كانت المفصليات هي أول أنواع الحيوانات التي استعمرت الأرض ، منذ حوالي ٤٥٠ مليون سنة. تطورت رباعيات الأرجل الأولى لاحقاً لتعيش على الأرض أيضاً ، حيث وجدت وفرة من الطعام في الأنواع النباتية التي استعمرت الأرض. سيطرت البرمائيات على الحياة الحيوانية الأرضية لمدة ١٠٠ مليون سنة. في وقت لاحق ، أصبحت الديناصورات ثم الثدييات أكثر الحيوانات الأرضية وفرة.