Η βιόσφαιρα ορίζεται είτε ως «το μέρος στην επιφάνεια της γης όπου κατοικεί η ζωή» (αρχικός ορισμός του Edward Suess το 1875) είτε, με μια πιο στενή έννοια, ως απλώς οι ίδιοι οι οργανισμοί. Η συνολική παγκόσμια βιομάζα είναι τουλάχιστον τρία τρισεκατομμύρια τόνοι, πιθανώς περισσότεροι. Το παγκόσμιο σύνολο της υπέργειας ξυλώδους βιομάζας είναι περίπου 422 δισεκατομμύρια τόνοι.
Η ανθρώπινη βιομάζα είναι περίπου 500 εκατομμύρια τόνοι, κάπως μικρότερη από αυτή του κριλ της Ανταρκτικής, και η βιομάζα που παράγεται για ανθρώπινη χρήση υπερβαίνει τα τρία τρισεκατομμύρια τόνους. Η βακτηριακή βιομάζα εκτιμάται ότι είναι παρόμοια με αυτή των φυτών. Περιπλέκοντας αυτές τις μετρήσεις είναι ότι διάφοροι ερευνητές μπορεί να δημοσιεύουν στοιχεία «αποξηραμένης βιομάζας», αφήνοντας έξω το βάρος του νερού, χωρίς ρητή αναφορά. Γενικά, τα ποσά είναι μεγαλύτερα κοντά στον ισημερινό και χαμηλότερα κοντά στους πόλους.
Από τουλάχιστον 2.7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, κατά τη διάρκεια της λεγόμενης καταστροφής του οξυγόνου, η βιόσφαιρα έχει συνδεθεί στενά με την υδρόσφαιρα (ωκεανοί), τη λιθόσφαιρα (φλοιό) και την ατμόσφαιρα (αέρας) του πλανήτη. Η Καταστροφή του Οξυγόνου συνέβη περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια μετά την εξέλιξη των φωτοσυνθετικών μικροβίων – των προγόνων των σημερινών κυανοβακτηρίων -.
Το οξυγόνο είναι ένα υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης και τεράστιες ποσότητες απελευθερώθηκαν καθώς οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί εξαπλώθηκαν σε όλη την επιφάνεια της Γης. Το διοξείδιο του άνθρακα και η ατμόσφαιρα του αζώτου της Γης μετατράπηκαν σταδιακά σε ατμόσφαιρα οξυγόνου/αζώτου, καθώς μεγάλο μέρος του ελεύθερου διοξειδίου του άνθρακα διαλύθηκε στους ωκεανούς, κατακρημνίζοντας ως ασβεστόλιθος και τα κυανοβακτήρια το μετέτρεψαν σε οξυγόνο. Πολλοί από τους αναερόβιους οργανισμούς που ζούσαν εκείνη την εποχή εξαφανίστηκαν ως αποτέλεσμα, γι’ αυτό το γεγονός ονομάζεται «καταστροφή».
Η βιόσφαιρα αποτελείται κυρίως από παραγωγούς όπως φύκια, φυτά και φωτοσυνθετικά βακτήρια. Οι καταναλωτές, όπως τα φυτοφάγα ζώα και οι μύκητες, αποτελούν τη μειοψηφία, με τα αρπακτικά να αποτελούν το λιγότερο από όλους. Σε μια ασυνήθιστη εξαίρεση, ωστόσο, το 99% της χερσαίας βιομάζας των σπονδυλωτών αποτελείται από ανθρώπους, τα κατοικίδια ζώα τους και ζώα τροφής. Η βιομάζα των θαλάσσιων σπονδυλωτών υπερβαίνει σημαντικά αυτό.
Σχεδόν, αν όχι κάθε, τετραγωνικό μέτρο του πλανήτη είναι μέρος της βιόσφαιρας. Εκτός από το τρίτο της επιφάνειας της Γης που καλύπτεται από έρημο, παγοκύστη ή βουνά μεγάλου υψομέτρου, τα φυτά αναπτύσσονται σχεδόν παντού, και όπου υπάρχει φυτική ζωή, υπάρχει και ζωική ζωή. Η ζωή είναι επίσης άφθονη στους ωκεανούς, όπου ζει κυρίως στη φωτική ζώνη, όπου φτάνει το φως, στα 656 πόδια (200 m). Ωστόσο, η ζωή εκτείνεται ακόμη και στα βαθύτερα ωκεάνια ορύγματα, όπου έχουν παρατηρηθεί ψάρια και ζώα με κέλυφος.
Εάν συμπεριληφθούν τα βακτήρια, η βιόσφαιρα είναι πραγματικά εκτεταμένη. Οι πρόοδοι στην ανίχνευση μικροβίων και τη βαθιά γεώτρηση έχουν αποκαλύψει βακτήρια τουλάχιστον 5.6 μίλια (9 km) κάτω από την επιφάνεια, ενώ τα ατμοσφαιρικά μπαλόνια έχουν βρει αερομεταφερόμενα βακτήρια σε υψόμετρα 3.7 μιλίων (6 km). Η ζωή πιθανώς αποίκισε κάθε γωνιά αυτού του πλανήτη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.