原始大气的成分有水蒸气、氢气、氨气、甲烷、硫化氢、二氧化碳等，原始大气没有氧气。由于太阳风（恒星会喷发大量的物质流，此时正值太阳形成初期）和地球升温的作用，原始大气逐渐向宇宙空间膨胀并逃逸散失。估计在 45 亿年前或晚些时候，地球上是没有大气的。
在45亿年以前，地球由一个冰冻的行星受到陨石的强烈、频繁的碰撞，陨石高速碰撞，其动能转化为内能，产生大量的热，使地球表面达到一千五百摄氏度，这些星状物体互撞，使地球形成熔融状态，原来包含在陨石中大量气体挥发出来。由于地球内部核转变能量高，撞击强烈，地球热辐射强，因而地表气温一直高于水的沸点，水蒸气不能冷凝成水，此时，二氧化碳，氮气和水蒸气等为主要的气体成分，几乎全部积聚在大气圈中，形成了最稠密的火山气圈，大气压很大，这就形成了地球空气的初貌。