根据测定和计算，地球已有46亿年的历史。而通过化石挖掘发现，地球上最早的生命形迹大约出现在32亿年前。也就是说，从地球诞生到32亿年前的大约14亿年时间内，地球上是没有生命的。但这并不意味着那时的地球是一个死气沉沉的世界。相反，地球上的各种物质在地球形成初期，由于一切都不稳定，所以活动非常剧烈。地震、火山爆发等频频出现；大气的成分也在不断变化。最初的地球表面连水都没有，江河湖海是后来慢慢形成的。正是这些剧烈地变化，使物质从简单变得复杂，为后来高级生命物质的出现打下了基础。也就是说，在生命出现以前，物质一直在进行着从低级向高级的发展变化，这个过程就称为生命出现前的“化学进化”。
化学进化的具体过程又是怎样的呢？
科学家们推断，地球诞生之初是一个炽热的火球。地球上的一切元素都呈现为气体状态。那时候的地球上绝不可能有生命存在。随着地球温度慢慢降低，在地球中心逐渐形成固体的行星胚胎，外层则是地球的第一代大气。对第一代大气人们所知不多，但它的主要成分是氢和氦这一点为科学界所公认。不过第一代大气寿命不长，只存在了几千万年，就在威力巨大的太阳风扫荡下，挣脱地球的引力，遨游太空去了。
其后，由于地球形成过程中内部剧烈的变化，火山活动频繁。地球内部物质分解产生的大量气体，随火山喷发而冲破地壳，逐渐形成第二代大气。第二代大气称为原始大气。原始大气的成分众说不一，但比较多的人认为主要是甲烷（CH4）、氨（NH3）、水蒸气（H2O）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）等等。它与现在大气成分完全不同，不是以游离氧、氮的分子状态出现，而是以化合物的形式存在。这些化合物的名声在今天人类的眼中可不太好，它们能使生命窒息，或使生命中毒，因此它们是一堆死物。但这些死物却是地球上产生生命物质的最原始的材料。
原始大气的各种成分，在宇宙射线、地球上的放射性物质、太阳紫外线、雷电闪光等自然界能量作用下，逐渐从无机物的小分子合成为氨基酸、嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、卟啉等有机物小分子。这是化学进化的第一个阶段。实际上，在有机物小分子开始出现的时期，它们的生成速度很慢，数量也很少。不过自然界物质总数量巨大，形成各种新分子的机会总是有的，加上亿万年漫长时间的积累，地球上的有机物小分子就越来越丰富了。
在原始大气中，水蒸气是一个重要的成员。不过开始时，它是以热腾腾的蒸气形式存在于地表之上，并没有形成河流和海洋。随着地球温度的降低，水蒸气逐渐凝结成水，而大气中的有机物小分子就随水流到原始的海洋中。原始海洋中的有机物越来越丰富。而那时生命还没有出现，能够分解有机物的微生物还不存在，所以不会有发霉变质的可能。整个原始海洋就像一锅营养丰富而又温热清洁的“有机汤”，它的存在为进一步的化学进化创造了有利的条件。
在原始海洋中的有机物小分子氨基酸、核苷酸等，在长期的相互作用中，通过缩合、聚合等作用，许多小分子连在一起形成了大分子，这些大分子就是原始的蛋白质分子和核酸分子。从有机物小分子逐步形成有机物高分子的演化发展过程就是化学进化的第二个阶段。
在这里，必须提到碳元素的重要作用。碳原子的原子核外一共有6个电子，2个在内层，4个在外层。它不像化学元素周期表中第I族的碱金属那样容易失去电子而表现为正价，也不像Ⅶ族的卤素那样容易得到电子而表现为负价。它所形成的化合物，大多数都是以与其他元素共用电子对而形成的共价化合物。一般说来，共价键形成的分子极性不强，分子中原子的结合不如离子化合物那样牢固。但是碳元素仍然处在Ⅱ周期，它的原子半径比较小，最外层的负电子离原子核比较近，所以形成的共价键仍然比较牢固。碳原子的这种结构特点，为形成大分子甚至多分子物质提供了可能性。
实际上，我们已经知道，生命的基础物质是蛋白质，而蛋白质又是由氨基酸组成的。氨基酸分子结构的通式是：
NH2（氨基）
｜
R（侧链）—— C ——COOH（羧基）
｜
H
这个通式清楚地显示出碳元素在氨基酸分子中的重要作用。而当两个氨基酸分子碰到一块时，一个氨基酸分子的氨基在（NH2）可以和另一个氨基酸分子的羧基（COOH）相连接，去共同脱去一分子的水（H2O）而形成肽键（CONH）。这种肽键就是氨基酸连接成蛋白质的分子桥梁。这种结合方式就叫缩合。依靠无数个这样的桥梁，两个氨基酸分子可以连接成二肽，3个氨基酸分子可以连接成三肽；多个氨基酸分子就可以连接成多肽。量变引起质变，肽链一长，就会自动地卷成螺旋结构；而螺旋的结构又会扭曲盘旋形成高级的空间结构。当数以百计的氨基酸连在一起时，大分子的蛋白质就诞生了。
核酸和蛋白质一样，也是生命的最基本物质之一。它是由许多个核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的高分子化合物。它的出现和形成与蛋白质有着类似的过程。地球上蛋白质和核酸的出现，标志着化学进化进入了重要的阶段，只要再向前走一步，生命的曙光就在前头。
由于原始海洋中蛋白质、核酸等各种有机高分子物质越积越多，浓度不断加大。在某种外部条件的作用下，这些有机高分子物质浓缩分离出来，相互作用聚集成小滴。这些小滴的外面包有最原始的界膜，使小滴内部与周围的海洋环境分开，形成独立的多分子体系。这样的独立多分子体系已经能够与外界环境进行某种物质交换的活动。这是化学进化的第三阶段。再从多分子体系演变为原始初级的生命，就是化学进化的第四阶段。这个阶段是最复杂、最有决定意义的。但是从无生命到有生命的物质之间并没有一条绝对的分界线，也就是说，生命没有明确的起始点。虽然蛋白质和核酸是重要的生命物质，但它们还不具有生命的形态，只有当它们共同组成蛋白体的时候，生命现象才真正表现出来。蛋白体的特征是能够新陈代谢，能与周围环境进行物质和能量的交换，并且能在新陈代谢基础上保存自己、发展自己，还具有自我繁殖、维持物种延续的能力。
归结起来，化学进化大体可以分为四个阶段：
第一，从无机小分子物质生成有机小分子物质；第二，从有机小分子物质形成有机高分子物质；第三，从有机高分子物质组成有机多分子体系；第四，从有机多分子体系演变为原始初级的生命。
1824年的春天，在瑞典首都斯德哥尔摩的一间化学实验室里，发生了一件惊天动地的事情。一位当时并不出名的24岁德国青年化学家维勒在研究“氰作用于氨水”时，破天荒得到了一种有机物，这就是在此之前只能从植物中提取的草酸。1828年，他又用人工方法合成了另一种有机物，这就是人们每天排出的尿液中所含的尿素。他因此而成为第一个用无机物通过化学方法人工合成有机物的人。在此之前，人们是把自然界的物质分成毫不相干的两大类——无机物和有机物。而且大多数科学家都认为，无机物来源于空气、海洋、矿物和土壤，它们是简单的、无生命的物质，人们能够合成它。而有机物则只能从动植物等有生命的活体中提取，是无法用人工方法合成的。维勒的发现动摇了这个传统的观念，打破了无机和有机两大类物质间的界限。
到了20世纪50年代，蛋白体的两个主要角色——蛋白质和核酸的结构都已经被科学家们所认识。生命物质不再使人感到神秘。既然人们已经了解了生命物质的内在结构，又大概地分析出了无机物到生命物质发展的基本过程，于是人们就想模拟生命形成过程中各种可能的情况。1953年，美国尤里实验室的研究生米勒，在他的导师指导下，做了一个很有意义的实验。他在密闭的容器中，装进了模拟原始大气成分的气体，如甲烷、氢、水蒸气、氨气等。然后进行反复多次的火花放电，并用模拟太阳紫外线进行强烈的照射。一个星期后，在产生的溶液中发现了多种氨基酸。这一成功的试验有力地证实了“自然界的有机物是由无机物转化而成的”这一推断的科学性。
