La atmósfera primordial o pneumatosfera era muy distinta de la actual. Aquélla estaba constituida sobre todo por hidrógeno y helio, además de porcentajes menores de metano, amoníaco, vapor de agua y gases nobles (neón, argón, xenón, etc.), es decir, de los residuos de la "nebulosa gaseosa" a partir de la cual se originaron el Sol y los demás planetas del sistema solar. No había presencia de oxígeno en forma de gas, como lo demuestran las rocas más antiguas, pues sus minerales son típicos de un ambiente reductos, es decir, sin oxígeno, que es el principal responsable de los procesos de oxidación no evidenciados por los minerales de las rocas más antiguas.
Más tarde, los fenómenos de impacto meteorítico y el descenso del hierro fundido hacia el centro del planeta liberaron una gran cantidad de energía en forma de calor, que provocó el escape hacia la atmósfera de los gases atrapados en el interior de la Tierra (en las mismas rocas). De hecho, los elementos más volátiles primero se fundieron y después se vaporizaron (como ocurre con el hielo cuando se calienta, que primero se funde y después, si se mantiene el calentamiento, se convierte en vapor de agua). Esto provocó la presencia de cantidades importantes de óxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno y nitrógeno en la atmósfera primitiva.