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"Si è spesso affermato che tutte le condizioni per la prima produzione di organismi viventi sono ora presenti. Ma se (ed oh, quale magnifico se!) immaginassimo in un piccolo e tiepido stagno, contenente ammoniaca e sali fosforici, luce, calore, elettricità, ecc., che una proteina fosse chimicamente prodotta pronta per subire nuovi e più complessi cambiamenti, allora oggi tale materia sarebbe istantaneamente divorata o assorbita, cosa che non sarebbe avvenuta prima della formazione delle creature viventi." - Charles Darwin, 1° febbraio 1871.
La presenza della vita stessa evita che la generazione spontanea di semplici composti organici avvenga sulla Terra oggi; una circostanza che rende la ricerca dell'origine della vita dipendente dalle condizioni sterili del laboratorio. Le condizioni pre-biotiche hanno permesso lo sviluppo di talune piccole molecole (monomeri) basilari per la vita, come gli amminoacidi. Questo fu dimostrato nel corso dell'esperimento di Miller-Urey da Stanley Miller e Harold Urey nel 1953.
I raggi ultravioletti con il calore e il vapore diedero origine a reazioni chimiche nelle acque producendo molecole organiche semplici (monomeri), dalla cui aggregazione si svilupparono molecole organiche complesse (polimeri), come le proteine.
La prima cellula si è formata con l'aggregazione spontanea di fosfolipidi, che hanno formato la membrana cellulare all'interno della quale sono state imprigionate molecole organiche complesse come proteine o DNA. Dal momento che il DNA è in grado di riprodursi, anche queste cellule potevano produrre copie di sé. E' plausibile, però, che si siano verificati errori nella copiatura del DNA, da cui scaturì una mutazione della cellule. Si formò così una varietà di organismi unicellulari.
Fino a questo momento, però, c'era vita solo nell'acqua, che riparava dai raggi ultravioletti. Quando nacquero i primi organismi fotosintetici, venne liberato l'ossigeno, scarto del processo di fotosintesi. Nelle parti alte dell'atmosfera, i raggi solari causarono la rottura delle molecole d'ossigeno (O2), che tendono a ricomporsi come O3, ozono, che ripara come l'acqua dai raggi ultravioletti. La vita poté così uscire dall'acqua.