Der Ursprung der Luft, wie wir sie kennen, beginnt mit der Sauerstoffkatastrophe, auch bekannt als die Große Oxidation, die vor etwa 2.7 Milliarden Jahren stattfand. Zuvor betrug der Sauerstoffgehalt der Luft etwa 1/50 Prozent. Dies ist ähnlich dem Sauerstoffgehalt in der Marsatmosphäre, etwa 1/5 Prozent. Wie der heutige Mars bestand die Atmosphäre der frühen Erde hauptsächlich aus Kohlendioxid. Heute enthält die Atmosphäre 20 % Sauerstoff und nur 0.038 % Kohlendioxid, was die Luft für sauerstoffabhängige Organismen wie uns vollständig atembar macht.
Mit dem Aufkommen der Oxyphotosynthese in Mikroorganismen wurde dieses Kohlendioxid nach und nach verbraucht, wodurch das „Abfallprodukt“ von elementarem Sauerstoff entstand. Die Sauerstoffkatastrophe ist in den geologischen Aufzeichnungen durch die Einführung großer Mengen von sauerstoffhaltigem Eisen (Rost) klar abgegrenzt. Diese Relikte werden gebänderte Eisenformationen genannt. Das Ereignis wird als „Katastrophe“ bezeichnet, weil Sauerstoff für anaerobe Organismen giftig ist, die durch das Ereignis in großer Zahl ausgelöscht wurden. Es gab eine Zeitverzögerung von etwa 300 Millionen Jahren vor der Entwicklung der ersten sauerstoffproduzierenden Organismen und der ausgewachsenen Sauerstoffkatastrophe.
In den folgenden Jahrmilliarden blühten Oxyphotosynthese-Organismen auf und produzierten immer mehr elementaren Sauerstoff. Die Geschichte der Luft, von praktisch null Sauerstoff bis zu 20 % Sauerstoff, erstreckt sich über mehr als zwei Milliarden Jahre. Während der Karbonzeit vor etwa 250 Millionen Jahren, als Pflanzen gediehen, war der Sauerstoffgehalt noch höher als heute. Dies ermöglichte die Existenz sehr großer Insekten, darunter eine Libelle, Meganeura, mit einer Flügelspannweite von zwei Fuß. Die heutige Luft wäre für Meganeura aufgrund ihres relativen Sauerstoffmangels nicht mehr atmet.
Die Suche nach außerirdischen Planeten mit erdähnlicher Luft ist bisher erfolglos. Durch die genaue Untersuchung des Spektrums eines planetarischen Körpers können Astronomen seine chemische Zusammensetzung bestimmen, selbst wenn dieser Körper extrem weit entfernt ist. Dies ist die gleiche Technik, die verwendet wird, um die chemische Zusammensetzung weit entfernter Sterne zu bestimmen.