Forbindelsen mellom klima og liv oppstår som en vekselvirkning ved overføring av masse og energi mellom atmosfæren og biosfæren. Før livet på jorden oppstod, var det kun geokjemiske og geofysiske prosesser som bestemte atmosfærens sammensetning, struktur og dynamikk. Etter at livet utviklet seg på jorden, har biokjemiske og biofysiske prosesser påvirket atmosfæren. De levende organismene i biosfæren bruker gasser fra atmosfæren i sine livsprosesser og gir tilbake andre gasser. Atmosfærens sammensetning er resultatet av denne gassutvekslingen. Forskerne holder som sannsynlig at før livet på jorden utviklet seg, bestod atmosfæren av karbondioksid. Vanndamp var den nest mest dominerende gassen. Denne tidlige atmosfæren oppstod på grunn av geokjemiske og geofysiske prosesser i jordens indre og ble sluppet ut ved vulkansk aktivitet. I den nyere atmosfæren er karbondioksid. Mye av karbondioksidet i jordens første atmosfære har blitt fjernet ved fotosyntese, kjemosyntese og forvitring. For tiden befinner det meste av karbondioksidet seg i jordens kalksteinsedimentære bergarter, i korallrev, i fossilt brensel (kull, olje og gass) og i de levende organismene i biosfære. Under denne omdanningen utviklet atmosfæren og biosfæren seg sammen gjennom kontinuerlig utveksling av masse og energi.