Os cientistas conseguiram reconstruir informação detalhada sobre o passado do planeta. O material datado mais antigo do Sistema Solar formou-se há 4,5672 ± 0,0006 bilhões de anos, e há cerca de 4,54 bilhões de anos (com incerteza inferior a 1%) a Terra e os outros planetas do Sistema Solar haviam-se formado a partir da nebulosa solar - uma massa discóide de poeiras e gás que havia sobrado da formação do Sol. Este processo de acreção da Terra ficou em grande parte completo em 10-20 milhões de anos. Inicialmente fundida, a camada exterior do planeta Terra arrefeceu, formando-se uma crosta sólida quando a água começou a acumular-se na atmosfera.

A desgaseificação e a atividade vulcânica produziram a atmosfera primordial da Terra. O vapor de água condensado, a que se juntaram gelo e água líquida trazidos por asteroides e protoplanetas maiores, cometas, e objetos transneptunianos formaram os oceanos. O Sol recém-formado possuía apenas 70% da sua luminosidade atual, porém as evidências mostram que os oceanos antigos se mantiveram líquidos - uma contradição a que se deu o nome de paradoxo do jovem Sol fraco. A combinação de gases de estufa e níveis de atividade solar mais elevados serviu para aumentar a temperatura na superfície da Terra, evitando que os oceanos congelassem. Há cerca de 3,5 bilhões de anos, estabeleceu-se o campo magnético terrestre, o qual ajudou a evitar que a atmosfera fosse levada pelo vento solar.

Atualmente, a Terra constitui o único exemplo de um ambiente que tenha dado origem à evolução da vida. Crê-se que reações químicas altamente energéticas tenham produzido uma molécula autorreplicadora há cerca de 4 bilhões de anos e que meio bilhão de anos mais tarde terá existido o último ancestral comum a toda a vida. O desenvolvimento da fotossíntese permitiu que a energia do Sol fosse utilizada diretamente pelas formas de vida; o oxigênio resultante acumulou-se na atmosfera e formou uma camada de ozônio (uma forma de oxigênio molecular [O3]) na alta atmosfera. A incorporação de células mais pequenas no interior de outras maiores resultou no desenvolvimento de células complexas ditas eucariotas. Os organismos verdadeiramente multicelulares formaram-se à medida que as células das colônias se tornaram cada vez mais especializadas. Ajudada pela absorção de radiação ultravioleta prejudicial pela camada de ozônio, a vida colonizou a superfície da Terra.