Η προέλευση της ζωής πιστεύεται ότι συνέβη πριν από 4.4 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν οι ωκεανοί και οι ήπειροι μόλις άρχιζαν να σχηματίζονται, και πριν από 2.7 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν είναι ευρέως αποδεκτό ότι οι μικροοργανισμοί υπήρχαν σε τεράστιους αριθμούς λόγω της επιρροής τους στο ισότοπο αναλογίες στα σχετικά στρώματα. Το πού ακριβώς σε αυτό το εύρος των 1.7 δισεκατομμυρίων ετών μπορεί να βρεθεί η πραγματική προέλευση της ζωής είναι λιγότερο σίγουρο. Ένα αμφιλεγόμενο έγγραφο που δημοσιεύθηκε το 2002 από τον παλαιοντολόγο του UCLA, William Schopf, υποστήριξε ότι οι κυματιστοί γεωλογικοί σχηματισμοί που ονομάζονται στρωματίτες στην πραγματικότητα περιέχουν απολιθωμένα μικρόβια φυκιών ηλικίας 3.5 δισεκατομμυρίων ετών. Ορισμένοι παλαιοντολόγοι διαφωνούν με τα συμπεράσματα του Schopf και υπολογίζουν την πρώτη ζωή σε ηλικία περίπου 3.0 δισεκατομμυρίων ετών αντί για 3.5 δισεκατομμύρια.
Στοιχεία από τη ζώνη υπερφλοιού Isua στη Δυτική Γροιλανδία υποδηλώνουν μια ακόμη προγενέστερη ημερομηνία για την προέλευση της ζωής – 3.85 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Ο S. Mojzis κάνει αυτή την εκτίμηση με βάση τις συγκεντρώσεις ισοτόπων. Επειδή η ζωή προσλαμβάνει κατά προτίμηση το ισότοπο Άνθρακα-12, οι περιοχές όπου υπήρχε ζωή περιέχουν υψηλότερη από την κανονική αναλογία άνθρακα-12 προς το βαρύτερο ισότοπό του, Άνθρακα-13. Αυτό είναι ευρέως γνωστό, αλλά η ερμηνεία των ιζημάτων είναι λιγότερο απλή και οι παλαιοντολόγοι δεν συμφωνούν πάντα με τα συμπεράσματα του συναδέλφου τους.
Δεν γνωρίζουμε τις ακριβείς γεωλογικές συνθήκες αυτού του πλανήτη πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά έχουμε μια πρόχειρη ιδέα και μπορούμε να αναδημιουργήσουμε αυτές τις συνθήκες σε ένα εργαστήριο. Ο Stanley Miller και ο Harold Urey αναδημιούργησαν αυτές τις συνθήκες στη διάσημη έρευνά τους το 1953, το πείραμα Miller-Urey. Χρησιμοποιώντας ένα εξαιρετικά μειωμένο (μη οξυγονωμένο) μίγμα αερίων όπως το μεθάνιο, η αμμωνία και το υδρογόνο, αυτοί οι επιστήμονες συνέθεσαν βασικά οργανικά μονομερή, όπως αμινοξέα, σε ένα εντελώς ανόργανο περιβάλλον. Τώρα, τα ελεύθερα αιωρούμενα αμινοξέα απέχουν πολύ από τους αυτο-αναπαραγόμενους, εμποτισμένους με μεταβολισμό μικροοργανισμούς, αλλά τουλάχιστον δίνουν μια πρόταση για το πώς μπορεί να ξεκίνησαν τα πράγματα.
Στους μεγάλους θερμούς ωκεανούς της πρώιμης Γης, πεμπτουσια από αυτά τα μόρια θα συγκρούονταν τυχαία και θα συνδυάζονταν, δημιουργώντας τελικά ένα υποτυπώδες πρωτογονιδίωμα κάποιου είδους. Ωστόσο, αυτή η υπόθεση συγχέεται από το γεγονός ότι το περιβάλλον που δημιουργήθηκε στο πείραμα Miller-Urey είχε υψηλές συγκεντρώσεις χημικών ουσιών που θα εμπόδιζαν τον σχηματισμό σύνθετων πολυμερών από τα δομικά στοιχεία του μονομερούς.
Τις δεκαετίες του 1950 και του 1960, ένας άλλος ερευνητής, ο Σίντνεϊ Φοξ, έφτιαξε ένα περιβάλλον παρόμοιο με την πρώιμη Γη σε ένα εργαστήριο και μελέτησε τη δυναμική. Παρατήρησε τον αυθόρμητο σχηματισμό πεπτιδίων από πρόδρομες ενώσεις αμινοξέων και είδε αυτές τις χημικές ουσίες μερικές φορές να διατάσσονται σε μικροσφαίρες ή κλειστές σφαιρικές μεμβράνες, που πρότεινε ότι ήταν πρωτοκύτταρα. Εάν σχηματίζονταν ορισμένες μικροσφαίρες που ήταν ικανές να ενθαρρύνουν την ανάπτυξη πρόσθετων μικροσφαιρών γύρω τους, θα ισοδυναμούσε με μια πρωτόγονη μορφή αυτοαντιγραφής και τελικά η δαρβινική εξέλιξη θα κυριαρχούσε, δημιουργώντας αποτελεσματικούς αυτοαντιγραφείς όπως τα σημερινά κυανοβακτήρια.
Μια άλλη δημοφιλής σχολή σκέψης για την προέλευση της ζωής, η «υπόθεση του κόσμου του RNA», υποδηλώνει ότι η ζωή σχηματίζεται όταν τα πρωτόγονα μόρια RNA κατέστησαν ικανά να καταλύουν τη δική τους αντιγραφή. Απόδειξη για αυτό είναι ότι το RNA μπορεί και να αποθηκεύει πληροφορίες και να καταλύει χημικές αντιδράσεις. Η θεμελιώδης σημασία του στη σύγχρονη ζωή υποδηλώνει επίσης ότι η ζωή σήμερα μπορεί να έχει εξελιχθεί από όλα τα πρόδρομα RNA.
Η προέλευση της ζωής εξακολουθεί να είναι ένα καυτό θέμα για έρευνα και εικασίες. Ίσως μια μέρα θα υπάρξουν αρκετά στοιχεία, ή κάποιος αρκετά έξυπνος, ότι θα μάθουμε πώς πραγματικά συνέβη.