لا تزال التراكيب التي أسهمت في تكوين الأكسجين في الغلاف الجوي الحالي موجودة في مجموعة من البحيرات المالحة ذات اللون الفيروزي، حيث تمثل هذه البيئات الطبيعية بقايا حية لعمليات جيولوجية وبيئية قديمة. وتكتسب هذه البحيرات أهمية خاصة لأنها توفر دليلاً على استمرار البنى التي ارتبطت في الماضي بإطلاق الأكسجين، ما يجعلها موضع اهتمام علمي لفهم تطور الغلاف الجوي على الأرض وكيفية تشكل بعض خصائصه الأساسية عبر الزمن.

تكوّن الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض نتيجة نشاط الكائنات الحية القادرة على البناء الضوئي، وعلى رأسها البكتيريا الزرقاء ثم الطحالب والنباتات. ولم يكن الأكسجين عنصرًا أساسيًا في الغلاف الجوي عندما تشكلت الأرض لأول مرة.

يوجد الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي غالبًا في صورة جزيئات ثنائية الذرة، إذ يتكوّن كل جزيء أكسجين من ذرتين مرتبطتين برابطة تساهمية. وتُعد هذه الصورة أكثر استقرارًا من وجود ذرات الأكسجين منفردة في الظروف المعتادة، كما تؤدي جزيئات الأكسجين دورًا أساسيًا في التنفس الخلوي وعمليات الاحتراق والتفاعلات الكيميائية المؤكسدة.

ساهمت الغازات المنبعثة من البراكين القديمة في تكوين الغلاف الجوي المبكر للأرض، إذ أطلقت بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وغازات أخرى شكلت الأساس الذي تطور منه الغلاف الجوي الحالي مع مرور الزمن.

يُعد الأكسجين من أهم مكونات الغلاف الجوي بالنسبة للكائنات الحية، إذ تعتمد عليه معظم الكائنات في عملية التنفس لإنتاج الطاقة اللازمة للحركة والنمو والوظائف الحيوية. ويشكل الأكسجين نحو ٢١% من الهواء الجوي، بينما يستهلكه الإنسان والحيوان ويطلقان ثاني أكسيد الكربون بوصفه أحد نواتج عملية التنفس.