الغلاف الجوي القديم يشير إلى غلاف الأرض في أحقاب جيولوجية ماضية، يمكن استنتاج تركيبه من دلائل صخرية وبيولوجية مثل أكاسيد الحديد والفحم النباتي والأوراق الأحفورية؛ كان قبل البيولوجي مختزلاً بلا أكسجين حر، ثم ارتفعت كميات الأكسجين بعد حدث الأكسدة الكبير نحو ٢.٥ مليار سنة فمهدت لظهور الحياة متعددة الخلايا في العصر الكمبري.