Khí chiếm khoảng 21% khí quyển là ôxy. Bầu khí quyển xung quanh Trái đất không giống như trước đây, vì ôxy gần như không dồi dào.
Ôxy tự do đầu tiên trên Trái đất có lẽ đến từ ánh sáng mặt trời tương tác với hơi nước từ núi lửa. Khoảng 2,7 tỷ năm trước, các sinh vật được gọi là vi khuẩn lam đã xuất hiện trên Trái đất. Vi khuẩn lam, cùng với tảo, tạo ra oxy tự do như một sản phẩm phụ của quá trình quang hợp.
Lúc đầu, nồng độ ôxy trong khí quyển không thay đổi đáng kể vì phần lớn ôxy được tạo ra đã được hấp thụ bởi đá. Khi đá đã được oxy hóa đủ, lượng oxy dư thừa sẽ tự do tích tụ trong khí quyển. Mức oxy hiện tại trong khí quyển có khoảng 400 triệu năm trước.
