Originea aerului așa cum îl cunoaștem începe cu Catastrofa Oxigenului, cunoscută și sub numele de Marea Oxidare, care a avut loc acum aproximativ 2.7 miliarde de ani. Înainte de aceasta, nivelul de oxigen din aer era de aproximativ 1/50 de procente. Acesta este similar cu nivelul de oxigen prezent în atmosfera lui Marte, aproximativ 1/5 dintr-un procent. La fel ca Marte modern, atmosfera Pământului timpuriu era în principal dioxid de carbon. Astăzi, atmosfera conține 20% oxigen și doar 0.038% dioxid de carbon, făcând aerul perfect respirabil pentru organismele dependente de oxigen, cum ar fi noi.
Odată cu apariția oxifotosintezei în microorganisme, acest dioxid de carbon a fost consumat progresiv, creând „produsul rezidual” al oxigenului elementar. Catastrofa oxigenului este clar delimitată în evidența geologică prin introducerea unor cantități mari de fier oxigenat (rugina). Aceste relicve sunt numite formațiuni de fier cu bandă. Evenimentul este numit „catastrofă” deoarece oxigenul este toxic pentru organismele anaerobe, pe care evenimentul le-a distrus în număr mare. A existat un decalaj de timp de aproximativ 300 de milioane de ani înainte de evoluția primelor organisme producătoare de oxigen și catastrofa cu drepturi depline a oxigenului.
În miliardele de ani care au urmat, organismele oxifotosintetizatoare au înflorit, producând tot mai mult oxigen elementar. Istoria aerului, de la practic zero oxigen la 20% oxigen, se întinde pe mai bine de două miliarde de ani. În perioada Carboniferului, cu aproximativ 250 de milioane de ani în urmă, când plantele au prosperat, nivelurile de oxigen erau chiar mai mari decât sunt astăzi. Acest lucru a permis existența unor insecte foarte mari, inclusiv o libelulă, Meganeura, cu o anvergură a aripilor de două picioare. Aerul de astăzi ar fi irespirabil pentru Meganeura, din cauza lipsei sale relative de oxigen.
Căutarea este în desfășurare pentru planete extraterestre cu aer similar cu cel al Pământului, fără noroc până acum. Examinând îndeaproape spectrul unui corp planetar, astronomii pot determina compoziția sa chimică, chiar dacă acel corp este extrem de îndepărtat. Aceasta este aceeași tehnică folosită pentru a determina componența chimică a stelelor îndepărtate.