到了古元古代，即30至23亿年前，地球上第一次出现大量的游离氧气。地球形成后的首10亿年内，游离氧气会与溶于海洋中的铁结合，形成条状铁层。30至27亿年前，此类氧气槽达到饱和，氧气开始从海洋释出。17亿年前，氧气水平达到今天的10%。24亿年前的大氧化事件（「氧气大灾难」）期间，海洋和大气的含氧量大幅上涨，大多数的厌氧生物很可能因此绝种。好氧生物利用<chem>O2</chem>进行唿吸作用，可以比厌氧生物产生多许多的ATP。所有真核生物，包括动植物等复杂多细胞生物，都用<chem>O2</chem>进