地球上的大气中，约含有21%的氧气。氧气是一切动植物和人类生活所不能缺少的东西。那么，氧气是从哪里来的？
人们从地质、化学、天体物理的研究和理论上的推断，得知几十亿年前，地球上的大气层里有氮气、氢气、水蒸气和二氧化碳等，唯独没有氧气。即使由于太阳光的紫外线辐射，产生一些氧气，也很快被用掉，贮存不起来。地球上这么多的氧气，究竟是怎么来的呢？人们继续研究，知道原始的生物是靠着发酵作用而生活的，它们逐渐演化，大约20多亿年前，才出现了能进行光合作用的植物，即利用叶绿素吸收阳光，分解水而放出氧气，同时还原二氧化碳合成有机物。开始是小量的、局部的，逐步地发展扩大，大气层里的氧气也逐步积累增多。到了大约6亿年前，氧气的浓度达到了现在的1%；大约4亿年前，氧气的浓度达到了现在的10%；随着多细胞生物、陆生植物的飞速发展，氧气也迅速增加，到了约3亿年前，就已达到现在的水平。这样，高等动物才逐渐演化出现。动物和细菌是消耗氧气的，刚好与光合作用相反，它们吸入氧气，呼出二氧化碳。另外，还有岩石的氧化、海洋的缓冲，都促使大气中的含氧量逐渐稳定下来。这样，两个矛盾过程的对立统一，就出现了相对的平衡。
光合作用的产氧量是很大的，有人估计，按照现在地球上植物的情况，每年可产生氧气1000多亿吨。大气中的氧总量不过200多万亿吨，可以说现在空气中的氧气，平均每隔2000年都要经过植物光合作用循环更新一次。假设一旦空气中的氧全没有了，按照现在的光合作用数量，也只要2000年就能全部恢复现在的水平。从地球演化史来看，2000年是个极短的时间，按现在光合作用的速度，维持大气中现有的氧气是绰绰有余的。
现在空气中的氧气是在增加，还是在减少呢？因为没有长期的资料，还不能断定。近代地球上的植物是比过去某一个时期少了，二氧化碳也少了（大气中约含有0.03%）。但是，由于工业的发展，每年要燃烧掉几十亿吨的煤炭和石油。按此计算，每年进入大气的二氧化碳，相当于它原含量的0.7%；就算它耗用了等量的氧，那么，空气中的氧气每年所减少的量，也只是总氧量的0.01%，只是光合作用每年产氧量的2%，因此，地球上的氧气量一时是不会有什么显著变化的。