Das Sonnensystem, das die Sonne und alle sie umkreisenden Planeten umfasst, entstand vor etwa 4.6 Milliarden Jahren. Diese Zahl wurde aus der Radiokarbon-Datierung von Meteoriten wie dem Canyon Diablo-Meteorit abgeleitet, der etwa 4.6 Milliarden Jahre alt ist.
Wissenschaftler glauben, dass die Sonne und der Rest des Sonnensystems ungefähr zur gleichen Zeit entstanden sind, als eine riesige Molekülwolke – die mehrere Lichtjahre groß gewesen wäre – gravitativ zu einer kondensierten Masse kollabierte und neben unserer Sonne mehrere Sterne bildete. Dies wird Nebeltheorie genannt, und obwohl sie nicht perfekt ist, erklärt sie den größten Teil der aktuellen Struktur unseres Sonnensystems.
Als die Dichte innerhalb der kollabierenden Wolke ein bestimmtes extremes Niveau erreichte, wäre die Kernfusion eingeleitet worden und die Sonne war geboren. Die Sonne umkreisen würde eine Trümmerscheibe sein, die sich schließlich zu Kugeln verdichtet, die die Planeten bilden. Auch als protoplanetare Scheibe bezeichnet, wurden mehrere davon in weit entfernten Nebeln innerhalb unserer Galaxie beobachtet. Der dichteste Teil dieser Scheiben sind Bereiche, die Bok-Globuli genannt werden, in denen Sterne geboren werden sollen. Der eigentliche Vorgang der Sternentstehung ist unseren Teleskopen durch den undurchsichtigen Staub, der sie umgibt, verborgen.
Planeten entstanden durch Akkretion, bei der staubgroße Materiebrocken, die die frühe Sonne umkreisen, zu Planetesimalen und schließlich zu vollwertigen Planeten akkretierten. Dieser Akkretionsprozess hätte mindestens 30 Millionen Jahre gedauert, vielleicht auch länger. Die Erde selbst entstand vor etwa 4.57 Milliarden Jahren, etwa 30 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems.
Näher an der Sonne war die Temperatur zu hoch, um flüchtige Stoffe wie Wasser und Methan zu kondensieren, sodass sich hier kleine Gesteinsplaneten aus Eisen und Silikaten bildeten. Heute bilden diese das innere Sonnensystem und umfassen Merkur, Venus, Erde und Mars. Weiter von der Sonne entfernt war die Temperatur niedrig genug, um flüchtige Stoffe zu kondensieren, und die großen Gasriesen bildeten sich. Ein Gasriese, Jupiter, ist so groß, dass sein Gravitationseinfluss die Gesteine zwischen seiner Umlaufbahn und der des Mars ständig aufbricht und den Asteroidengürtel bildet. Diese Gasriesen bilden das äußere Sonnensystem. Jenseits des äußeren Systems befindet sich ein weiterer Asteroidengürtel, der Kuipergürtel, und darüber hinaus der interstellare Raum.