Khoảng hơn 3,5 tỷ năm trước, sự sống đầu tiên được cho là xuất hiện trong môi trường nguyên thủy của Trái Đất — nơi hội tụ các điều kiện hóa học và vật lý đặc biệt. Những đại dương sơ khai, giàu hợp chất hữu cơ, có thể đã đóng vai trò như một “chiếc nôi” cho các phản ứng hóa học hình thành nên các phân tử nền tảng của sự sống.

Dưới tác động của sét, nhiệt từ núi lửa, hoặc bức xạ từ Mặt Trời, các hợp chất đơn giản như amino axit, lipid và nucleotide có thể đã kết hợp lại thành những cấu trúc phức tạp hơn. Một số lý thuyết cho rằng các "tế bào nguyên thủy" – gọi là protobiont – hình thành từ các bong bóng màng lipid, bao bọc các phân tử có khả năng tự sao chép.

Một giả thuyết khác, gọi là “giả thuyết RNA đầu tiên”, cho rằng RNA có thể đã xuất hiện trước DNA và protein, đóng vai trò vừa là vật liệu di truyền vừa là chất xúc tác hóa học. Theo thời gian, các hệ thống phân tử ngày càng phức tạp hơn, dần tiến hóa thành các dạng sống đơn giản nhất như vi khuẩn.

Vị trí khởi nguồn có thể là đáy đại dương, nơi các miệng phun thủy nhiệt cung cấp năng lượng và khoáng chất — hoặc các vũng nước nông chịu ảnh hưởng của chu kỳ khô – ướt. Cũng có giả thuyết cho rằng một phần nguyên liệu tạo ra sự sống đến từ ngoài không gian qua các thiên thạch giàu hợp chất hữu cơ.

Cho đến nay, nguồn gốc chính xác của sự sống vẫn còn là một câu hỏi mở, nhưng những nghiên cứu khoa học không ngừng được tiếp tục để làm sáng tỏ hành trình kỳ diệu ấy.

Sự sống trên Trái đất bắt đầu cách đây khoảng 3,5 – 4 tỉ năm. Khi ấy Trái đất còn rất trẻ, bầu khí quyển chưa có oxy tự do mà chủ yếu là hơi nước, khí metan, amoniac, hydro và khí núi lửa phun ra. Bề mặt Trái đất luôn chịu tác động của tia sét, núi lửa, tia tử ngoại từ Mặt Trời và cả thiên thạch rơi xuống. Trong điều kiện đặc biệt đó, các phân tử vô cơ đơn giản đã kết hợp lại tạo thành các hợp chất hữu cơ như axit amin, đường, bazơ nitơ – đây chính là vật liệu cơ bản để hình thành nên sự sống. Quá trình tích tụ và kết hợp lâu dài của những hợp chất này trong “đại dương nguyên thủy” đã dần sinh ra những phân tử phức tạp hơn như protein và axit nucleic. Từ đó, các tế bào sơ khai đầu tiên xuất hiện – đó là những vi sinh vật đơn bào, kỵ khí và tự dưỡng. Về sau, qua hàng tỉ năm tiến hóa, từ dạng sống đơn giản ban đầu đã xuất hiện sinh vật đa bào, rồi động vật, thực vật phong phú như ngày nay. Như vậy, sự sống trên Trái đất khởi nguồn từ vật chất vô cơ, nhờ những điều kiện đặc biệt của môi trường sơ khai, trải qua quá trình tiến hóa lâu dài để tạo nên thế giới sinh vật đa dạng hiện tại.