二疊紀氧氣含量歷史最高，大約35%，到了二疊紀末期，伴隨生物大滅絕，氧氣含量急劇下降，到了三疊紀大概氧氣只有15%，具體的已經沒法測量了，只能根據化石估計。

三疊紀氧氣含量和如今地球高海拔地區，沙漠地區和重工業地區氧氣含量相似，有種缺氧的感覺。地球的氧氣經歷了從無到有，從低到高又急劇下降，緩慢恢復又趨於平穩的狀態。

距今約2.5億年前的二疊紀末期， 估計地球上有96%的物種滅絕，其中90%的海洋生物和70%的陸地脊椎動物滅絕， 是地球史上最大也是最嚴重的物種滅絕事件。這次大滅絕使得佔領海洋近 3億年的主要生物從此衰敗並消失 ， 讓位於新生物種類， 生態系統也獲得了一次最徹底的更新，為恐龍類等爬行類動物的進化鋪平了道路。 科學界普遍認為，這一大滅絕是地球歷史從古生代向中生代轉折的里程碑。其他各次大滅絕所引起的海洋生物種類的下降幅度都不及其1／6， 也沒有使生物演化程序產生如此重大的轉折。

科學家認為，在二疊紀曾經發生海平面下降和大陸漂移， 這造成了最嚴重的物種大滅絕。 那時，所有的大陸聚集成了一個聯合的古陸，富饒的海岸線急劇減少，大陸架也縮小了，生態系統受到了嚴重的破壞,很多物種的滅絕是因為失去了生存空間。更嚴重的是， 當淺層的大陸架暴露出來後，原先埋藏在海底的有機質被氧化，這個過程消耗了氧氣,釋放也二氧化碳 。 大氣中氧的含量有可能減少了，這對生活在陸地上的動物非常不利。 隨著氣溫升高。 海平面上升， 又使許多陸地生物遭到滅頂之災， 海洋裡也成了缺氧地帶。地層中大量沉積的富含有機質的頁岩是這場災難的證明。

注：圖中IP為二疊紀，TR為三疊紀，J為白堊紀。

地球歷史上大氣層中含氧比重最高的時期有的研究認為可能是在石炭紀末到二疊紀初，或在石炭紀達到峰值，大約3億年左右。達到35%。

地球形成初期的二十多億年裡，地球大氣處於負氧狀態，可能與熔岩冷卻消耗有限的氧氣有關。到24億年前地球上發生了一次“大氧氣事件”，大氣層中的含氧量達到1-3%。有研究認為可能與疊層石發育有關。此後近二十億年一直保持這種低氧比重直到7-6億年前，在這一億年間，大約是“雪球地球”時期結束後，又發生了一次大規模的“造氧事件”，目前推測是大陸普遍覆蓋著淺海溼地，藍藻繁殖迅速，使得氧氣比重從1-3%上升到10-12%左右。由於含氧量的提高，導致了“埃迪卡拉紀軟體生物興盛”，並進而促成了“寒武紀生物大爆發”。但當時大氣中的二氧化碳比重更高，氣候溫暖，大陸聚集在赤道附近，高大的蕨類植物生長茂盛，植物間的密度極高，樹與樹之間的間距甚至少於30釐米，在光合作用下，植物生長消耗二氧化碳，並吐出大量氧氣。由於木質素的形成，而分解植物的菌類尚未出現，導致大量的碳隨著植物的生命週期而被固化沉積到地下，使此後的石炭紀高質量煤礦的形成成為可能。與此同時，大氣中的二氧化碳比重下降，氧氣比重大幅度上升，在石炭紀後期達到地球歷史上大氣含氧比重最高的階段。

史前三疊紀時期的空氣氧含量有多高，沒有人能明確的回答，但有些問題是可以推演出來的，那個時期的地球森林面積是陸地的百分七十五左右。森林面積大給製氧創造了良好的環境，但問題又來了大量的森林就會有大量的枯木黃葉，在長時間的腐敗下大量的二氧化碳同時產生，同時也會產生其它有害氣體，這些氣體比重大通常再低凹部，大量的氧氣在空間沒有壓力密度不會有什變化，加上地球環流對空氣中的氧氣進行調節，一個良性互補系統行成，當時的的原始空氣環境，現在可比的可能只有巴西的亞馬遜。和少數原始森林。地理位置大多在亞熱帶。