地球歷史非常久遠。根據放射性碳定年法的測量結果，太陽系大約在65±0.08億年前形成，而原生地球大約形成於65±0.04億年前。從理論上講，太陽的形成始於65億年前一片巨大氫分子雲的引力坍縮，坍縮的質量大多集中在中心，形成了太陽。

其餘部分一邊旋轉一邊攤平，形成了一個原行星盤，繼而形成了行星、衛星、小行星、彗星、流星體和其他太陽系小天體。

星雲假說主張，形成地球的微行星起源於吸積坍縮後剩下的由氣體、冰粒、塵埃形成的直徑為一至十千米的塊狀物。這些物質經過1000至2000萬年的生長，最終形成原生地球。初生的地球表面是由岩漿組成的“海洋”。

月球大約形成於45.3億年前，關於月球起源的研究還沒有定論，最受歡迎的是大碰撞假說。該假說認為，有一顆叫做忒伊亞的天體與地球發生了碰撞，這顆天體的尺寸和火星差不多，其質量為地球的10%，碰撞引發了巨大的爆炸，爆裂出的物質飛到了太空中，經吸積作用形成了月球，而忒伊亞的一部分質量也熔入了地球。

在大約41億至38億年前這段時間，地月系統進入了後期重轟炸期，無數小行星撞擊了月球的表面，使月球表面發生了巨大的改變，可以推測出，當時的地球也遭遇了很多的撞擊。

從太古宙起地球表面開始冷卻凝固，形成堅硬的巖石，火山爆發所釋放的氣體形成了次生大氣。最初的大氣可能由水汽、二氧化碳、氮氣組成，水汽的蒸發加速了地表的冷卻，待到充分冷卻後，暴雨連續下了成千上萬年，雨水灌滿了盆地，形成了海洋。暴雨在減少空氣中水汽含量的同時，也洗去了大氣中的很多二氧化碳。

此外，小行星、原行星和彗星上的水和冰也對是水的來源之一。黯淡太陽悖論指出，雖然早期太Sunny照強度大約只有當前的70%，但大氣中的溫室氣體足以使海洋裡的液態水免於結冰。約35億年前，地球磁場出現，有助於阻止大氣被太陽風剝離。其外層冷卻凝固，並在大氣層水汽的作用下形成地殼。

陸地的形成有兩種模型解釋，一種認為陸地持續增長，另一種更可能的模型認為地球歷史早期陸地即迅速生成，然後保持到當今。內部的熱量不斷散失，驅動板塊構造運動形成大陸。根據大陸漂移假說，經過數億年，超大陸經歷三次分分合合。

大約7.5億年前，最早可考的超大陸羅迪尼亞大陸開始分裂，又在6至4.5億年前合併成潘諾西亞大陸，然後合併成盤古大陸，最後於約1.8億年前分裂。地球處於258萬年前開始的更新世大冰期中，高緯度地區經歷了數輪冰封與解凍，每40到100萬年循環一次。最後一次大陸冰封在約10000年前。