根據測定和計算，地球已有46億年的曆史。而通過化石挖掘發現，地球上最早的生命形跡大約出現在32億年前。也就是說，從地球誕生到32億年前的大約14億年時間內，地球上是沒有生命的。但這並不意味著那時的地球是一個死氣沉沉的世界。相反，地球上的各種物質在地球形成初期，由於一切都不穩定，所以活動非常劇烈。地震、火山爆發等頻頻出現；大氣的成分也在不斷變化。最初的地球表麵連水都沒有，江河湖海是後來慢慢形成的。正是這些劇烈地變化，使物質從簡單變得複雜，為後來高級生命物質的出現打下了基礎。也就是說，在生命出現以前，物質一直在進行著從低級向高級的發展變化，這個過程就稱為生命出現前的“化學進化”。
化學進化的具體過程又是怎樣的呢？
科學家們推斷，地球誕生之初是一個熾熱的火球。地球上的一切元素都呈現為氣體狀態。那時候的地球上絕不可能有生命存在。隨著地球溫度慢慢降低，在地球中心逐漸形成固體的行星胚胎，外層則是地球的第一代大氣。對第一代大氣人們所知不多，但它的主要成分是氫和氦這一點為科學界所公認。不過第一代大氣壽命不長，隻存在了幾千萬年，就在威力巨大的太陽風掃蕩下，掙脫地球的引力，遨遊太空去了。
其後，由於地球形成過程中內部劇烈的變化，火山活動頻繁。地球內部物質分解產生的大量氣體，隨火山噴發而衝破地殼，逐漸形成第二代大氣。第二代大氣稱為原始大氣。原始大氣的成分眾說不一，但比較多的人認為主要是甲烷（CH4）、氨（NH3）、水蒸氣（H2O）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、硫化氫（H2S）等等。它與現在大氣成分完全不同，不是以遊離氧、氮的分子狀態出現，而是以化合物的形式存在。這些化合物的名聲在今天人類的眼中可不太好，它們能使生命窒息，或使生命中毒，因此它們是一堆死物。但這些死物卻是地球上產生生命物質的最原始的材料。
原始大氣的各種成分，在宇宙射線、地球上的放射性物質、太陽紫外線、雷電閃光等自然界能量作用下，逐漸從無機物的小分子合成為氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖、脫氧核糖、卟啉等有機物小分子。這是化學進化的第一個階段。實際上，在有機物小分子開始出現的時期，它們的生成速度很慢，數量也很少。不過自然界物質總數量巨大，形成各種新分子的機會總是有的，加上億萬年漫長時間的積累，地球上的有機物小分子就越來越豐富了。
在原始大氣中，水蒸氣是一個重要的成員。不過開始時，它是以熱騰騰的蒸氣形式存在於地表之上，並沒有形成河流和海洋。隨著地球溫度的降低，水蒸氣逐漸凝結成水，而大氣中的有機物小分子就隨水流到原始的海洋中。原始海洋中的有機物越來越豐富。而那時生命還沒有出現，能夠分解有機物的微生物還不存在，所以不會有發黴變質的可能。整個原始海洋就像一鍋營養豐富而又溫熱清潔的“有機湯”，它的存在為進一步的化學進化創造了有利的條件。
在原始海洋中的有機物小分子氨基酸、核苷酸等，在長期的相互作用中，通過縮合、聚合等作用，許多小分子連在一起形成了大分子，這些大分子就是原始的蛋白質分子和核酸分子。從有機物小分子逐步形成有機物高分子的演化發展過程就是化學進化的第二個階段。
在這裏，必須提到碳元素的重要作用。碳原子的原子核外一共有6個電子，2個在內層，4個在外層。它不像化學元素周期表中第I族的堿金屬那樣容易失去電子而表現為正價，也不像Ⅶ族的鹵素那樣容易得到電子而表現為負價。它所形成的化合物，大多數都是以與其他元素共用電子對而形成的共價化合物。一般說來，共價鍵形成的分子極性不強，分子中原子的結合不如離子化合物那樣牢固。但是碳元素仍然處在Ⅱ周期，它的原子半徑比較小，最外層的負電子離原子核比較近，所以形成的共價鍵仍然比較牢固。碳原子的這種結構特點，為形成大分子甚至多分子物質提供了可能性。
實際上，我們已經知道，生命的基礎物質是蛋白質，而蛋白質又是由氨基酸組成的。氨基酸分子結構的通式是：