Die Biosphäre wird entweder als „der Ort auf der Erdoberfläche, an dem das Leben wohnt“ (Edward Suess‘ ursprüngliche Definition von 1875) oder im engeren Sinne als die Organismen selbst definiert. Die gesamte globale Biomasse beträgt mindestens drei Billionen Tonnen, wahrscheinlich mehr. Die weltweite Gesamtsumme der oberirdischen holzigen Biomasse beträgt etwa 422 Milliarden Tonnen.
Die menschliche Biomasse beträgt etwa 500 Millionen Tonnen, etwas weniger als die des antarktischen Krills, und die für den menschlichen Gebrauch produzierte Biomasse übersteigt drei Billionen Tonnen. Die Bakterienbiomasse wird auf die von Pflanzen geschätzt. Erschwerend bei diesen Messungen kommt hinzu, dass verschiedene Forscher möglicherweise Zahlen zur „getrockneten Biomasse“ veröffentlichen, wobei das Gewicht des Wassers ohne ausdrückliche Erwähnung weggelassen wird. Im Allgemeinen sind die Mengen in der Nähe des Äquators größer und in der Nähe der Pole niedriger.
Seit mindestens 2.7 Milliarden Jahren, während der sogenannten Sauerstoffkatastrophe, ist die Biosphäre eng mit der Hydrosphäre (Ozeane), Lithosphäre (Kruste) und Atmosphäre (Luft) des Planeten verbunden. Die Sauerstoffkatastrophe ereignete sich etwa 300 Millionen Jahre nach der Entwicklung der photosynthetischen Mikroben – den Vorfahren der heutigen Cyanobakterien.
Sauerstoff ist ein Nebenprodukt der Photosynthese, und riesige Mengen davon wurden freigesetzt, als sich photosynthetische Organismen über die Erdoberfläche ausbreiteten. Die Kohlendioxid- und Stickstoffatmosphäre der Erde wurde nach und nach in eine Sauerstoff-Stickstoff-Atmosphäre umgewandelt, so viel des freien Kohlendioxids löste sich in den Ozeanen auf und fiel als Kalkstein aus, und Cyanobakterien wandelten es in Sauerstoff um. Viele der damals lebenden anaeroben Organismen starben dadurch aus, weshalb das Ereignis als „Katastrophe“ bezeichnet wird.
Die Biosphäre besteht hauptsächlich aus Produzenten wie Algen, Pflanzen und photosynthetischen Bakterien. Verbraucher wie pflanzenfressende Tiere und Pilze bilden die Minderheit, Raubtiere am wenigsten. In einer ungewöhnlichen Ausnahme bestehen jedoch 99% der terrestrischen Biomasse von Wirbeltieren aus Menschen, ihren Haustieren und Nahrungstieren. Die Biomasse der marinen Wirbeltiere übersteigt diese deutlich.
Fast, wenn nicht jeder Quadratmeter des Planeten ist Teil der Biosphäre. Außer auf dem Drittel der Erdoberfläche, das von Wüste, Packeis oder Hochgebirgen bedeckt ist, wachsen praktisch überall Pflanzen, und wo es Pflanzen gibt, gibt es auch Tiere. Das Leben ist auch in den Ozeanen reichlich vorhanden, wo es hauptsächlich in der photischen Zone lebt, in die das Licht in den oberen 656 m (200 Fuß) gelangt. Das Leben erstreckt sich jedoch sogar bis in die tiefsten Meeresgräben, wo Fische und Schalentiere beobachtet wurden.
Wenn Bakterien eingeschlossen sind, ist die Biosphäre wirklich umfangreich. Fortschritte bei der Erkennung von Mikroben und Tiefbohrungen haben Bakterien mindestens 5.6 km unter der Oberfläche entdeckt, während atmosphärische Ballons in der Luft schwebende Bakterien in Höhen von 9 km gefunden haben. Das Leben hat wahrscheinlich vor Milliarden von Jahren jeden Winkel dieses Planeten kolonisiert.