Quá trình phát sinh sự sống trên Trái Đất có thể được chia thành nhiều giai đoạn quan trọng, từ khi hành tinh còn là một khối nóng và vô sinh cho đến khi sự sống đầu tiên xuất hiện. Dưới đây là các giai đoạn chính của quá trình phát sinh sự sống:

- Giai đoạn hình thành Trái Đất và các yếu tố tiền đề
Thời gian: Khoảng 4,6 tỷ năm trước.
Trong giai đoạn này, Trái Đất được hình thành từ một đám mây khí và bụi vũ trụ, sau đó nguội đi, tạo ra các đại dương, bầu khí quyển sơ khai và các yếu tố hóa học cần thiết cho sự hình thành sự sống. Các yếu tố như nước, nhiệt độ, các nguyên tố hóa học (carbon, nitơ, oxy...) cùng với các yếu tố từ các tia UV và tia vũ trụ đã tạo ra một môi trường lý tưởng cho sự hình thành các hợp chất hữu cơ.
- Giai đoạn hình thành các hợp chất hữu cơ
Thời gian: Khoảng 4 tỷ năm trước.
Các thí nghiệm nổi tiếng như thí nghiệm của Stanley Miller (1953) đã chứng minh rằng các hợp chất hữu cơ có thể được tổng hợp từ các khí đơn giản (methane, amoniac, hydro, và nước) dưới tác động của điện, ánh sáng mặt trời, hoặc các tia vũ trụ. Các hợp chất như axit amin, nucleotit và các thành phần cơ bản khác của sinh vật đã bắt đầu hình thành trong môi trường nguyên thủy này.
- Giai đoạn hình thành các phân tử tự sao chép
Thời gian: Khoảng 3,8 - 4 tỷ năm trước.
Các phân tử hữu cơ phức tạp, đặc biệt là axit nucleic (DNA hoặc RNA), có khả năng tự sao chép, đã xuất hiện. RNA được coi là phân tử đầu tiên có khả năng vừa chứa đựng thông tin di truyền, vừa thực hiện chức năng xúc tác hóa học. Đây là bước đầu tiên trong việc hình thành những dạng sống có khả năng tự tái tạo và truyền đạt thông tin di truyền.
- Giai đoạn hình thành tế bào đơn giản
Thời gian: Khoảng 3,5 - 4 tỷ năm trước.
Các phân tử hữu cơ phức tạp đã kết hợp với nhau để tạo thành những cấu trúc đơn giản có màng bao bọc (như các tế bào nguyên thủy), gọi là tế bào tiền sinh. Màng tế bào giúp giữ các thành phần cần thiết cho các phản ứng sinh hóa diễn ra và bảo vệ các thành phần di truyền khỏi môi trường bên ngoài.
- Giai đoạn hình thành sự sống tự dưỡng
Thời gian: Khoảng 3,5 tỷ năm trước.
Những tế bào đơn giản đầu tiên bắt đầu thực hiện quá trình tự dưỡng (sử dụng các hợp chất vô cơ để tạo ra năng lượng), như quang hợp và hóa tổng hợp. Quá trình quang hợp bắt đầu sản sinh ra oxy, góp phần thay đổi bầu khí quyển Trái Đất và tạo ra điều kiện cho sự sống phát triển.
- Giai đoạn hình thành sự sống đa dạng và tiến hóa
Thời gian: Khoảng 2,5 tỷ năm trước và sau.
Sự sống bắt đầu tiến hóa từ các tế bào đơn giản thành các dạng sống phức tạp hơn, dẫn đến sự hình thành các loài đa bào, các cơ thể có cấu trúc phức tạp. Quá trình này diễn ra qua hàng triệu năm, nhờ vào các quá trình chọn lọc tự nhiên, dẫn đến sự phát triển của các loài đa dạng mà chúng ta thấy ngày nay.
Quá trình phát sinh sự sống trên Trái Đất diễn ra qua nhiều giai đoạn, từ việc hình thành các yếu tố hóa học cơ bản, sự xuất hiện của các hợp chất hữu cơ, đến sự hình thành các tế bào và sự sống đa dạng. Mỗi giai đoạn đều đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển sự sống như chúng ta biết ngày nay.