生命是地球上最複雜的現象之一。生命是如何起源的？這是一個至今尚未完全解決的科學問題。
1924年，蘇聯科學家奧巴林提出了凝聚體學說。凝聚體是由蛋白質和核酸組成的聚合物，它們具有類似膜的結構，可以在酶的作用下發生生成澱粉或聚合核苷酸等反应。1953年，美國科學家米勒使用氫気、水蒸氣、甲烷、氨等混合氣體模擬遠古大氣進行放電，在冷凝液中發現了氨基酸等含氮小分子。這說明氨基酸等生物小分子有可能在早期地球的陸地或空中形成，然後随流水或雨水進入海洋，聚合成蛋白質和核酸。這些聚合体與海洋中的有機物作用，產生膜的结构，最後形成了原始生命。
早期的地球面貌與現在大不相同。當時火山遍布，大氣稀薄，由于缺乏氧气，也沒有臭氧層的保護，整個地球都暴露在強烈的紫外線之下。即使通过闪电偶然产生了氨基酸分子，它們也很容易被自然界的力量所破坏。因此，也有學者認為生命物质很可能是通過隕石撞擊地面等方式從外太空被带到地球上的。但他們很难找到有說服力的证据，因為隕石在穿越大氣層的过程中要面对极高的温度，在这种情况下生命物质是难以保留的。
還有一种可能性，生命並不是起源于地球表面，而是起源于深海。深海的“黑烟囱”排放出的甲烷、氨等物质，在高温和硫化物催化剂的作用下，可能也会形成嘌呤、核苷酸等有機物，进而形成凝聚体甚至生命。深海的環境對今天的地面生物來說非常極端，但环境稳定，能量和物质供应充足。如果生命在那里產生，很有可能不會被破坏而保存下來。目前科學家已在深海和地底深处發現一些很像細菌的原核生物，它們生存的環境非常極端（如超過100℃的高溫、富含硫的缺氧、高盐度、強酸或強碱等），它们的分子生物學特性，如基因轉錄過程，与細菌明显不同，而更接近于真核生物。1977年，微生物學家為這些原核生物建立了一個新的類群 —— 古細菌。它们有可能與最初的生命有更近的渊源。但對古細菌的起源與演化研究目前仍处于初步階段，還不能為生命的起源提供足够的证据。
更可靠的生命起源证据來自化石記錄。化石記錄可以在一定程度上保留生命起源初期的形式，比如原始藻類、細菌類的化石，以及沉積學等领域的一些研究。
最早的藻類化石主要是叠层石，這些叠层石所來自的藻類可以追溯到35億年前。古生物學家曾在火山岩石中發現類似于細菌的丝状体化石，它們被認為是古細菌的化石，存活年代大約也是35億年前。理論上，應該有更早的早期生命化石埋藏在地層中，这还有待进一步发现。
沉積學等领域的研究也對生命起源問題有一定的幫助。地球上最古老的沉積岩石之一 —— 条带状铁层，大多數形成于20億年前的元古代。這些铁层是今天中國華北和俄羅斯等地開采铁矿的重要資源，主要成分就是氧化铁。這些铁层的大規模沉積需要大量氧气，氧含量的增加使原本可溶于水的二价铁离子被氧化成三价铁，進而形成了氧化铁沉积。早期地球氧气含量稀少，条带状铁层的大規模出现記錄了地球早期生命的起源。這是大氣或海水中氧浓度首次大規模上升。地球上最早的增氧事件，很可能是由最早的生命所完成的。