منذ حوالي ٤ مليارات سنة ، بدأت المحيطات تتكثف على الأرض بينما أطلقت الانفجارات البركانية النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والميثان والأمونيا والهيدروجين في الغلاف الجوي البدائي. ومع ذلك ، لم تكن الكائنات الحية ذات خصائص الحياة موجودة في البداية على الأرض. استخدم العلماء التجارب لتحديد كيفية تطور الكائنات الحية التي يمكنها أن تنمو وتتكاثر وتحافظ على البيئة الداخلية.

في عشرينيات القرن الماضي ، اقترح العالمان أوبارين و هالدن فكرة أن المركبات البيولوجية البسيطة يمكن أن تكون قد تشكلت على الأرض المبكرة. بعد أكثر من ٣٠ عاماً ، اختبر ستانلي ميلر وهارولد أوري في جامعة شيكاغو هذه الفرضية من خلال محاكاة ظروف الغلاف الجوي والمحيطات المبكرة للأرض في جهاز معملي. باستخدام الكهرباء كمصدر للطاقة ، أنتجت تجربة ميلر_أوري الأحماض الأمينية والجزيئات العضوية الأخرى ، مما يدل على أن بيئة الأرض المبكرة كانت مواتية لتكوين الجزيئات البيولوجية. أسفرت التجارب الأحدث عن نتائج مماثلة وتشير إلى أن الأحماض الأمينية ربما تكونت بالقرب من مناطق النشاط البركاني أو الفتحات الحرارية المائية في المحيط.

قد تكون الأحماض الأمينية والجزيئات العضوية الصغيرة قد تجمعت ذاتياً لتكوين جزيئات كبيرة أكثر تعقيداً. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي تقطير الأحماض الأمينية أو النيوكليوتيدات في الرمال الساخنة إلى تكوين البوليمرات والبروتينات والأحماض النووية المقابلة ، على التوالي. فئة من الجزيئات الكبيرة تسمى الدهون قد تكون قد شكلت بعد ذلك حويصلات توفر بيئة داخلية منفصلة. هذه القدرة على فصل الداخل عن الخارج هي إحدى الخصائص الأساسية للحياة. خاصية أخرى للحياة هي امتلاك المواد الجينية. من المحتمل أن يكون الحمض النووي الريبي هو أول معلومات وراثية موروثة. من المحتمل أن الحويصلات المتخصصة ، المسماة الخلايا الأولية ، تحتوي على الحمض النووي الريبي الذي يمكنه تكرار نفسه. يمكن أيضاً أن تنمو هذه الخلايا الأولية البسيطة وتتطور ، مما يمهد الطريق لتشكيل الحياة الخلوية على الأرض.