De biogeokjemiske kretsløpene tok til på et meget tidlig tidspunkt av jordens historie. De oppstod de første milliarder år, for eksempel ved hjelpe av de første primitive prokaryotiske organismene som oppstod for rundt 4 milliarder år siden. Sannsynligvis var de første kretsløpene basert hovedsakelig på kjemotrofe organismer, som syntetiserte kjemisk energi fra uorganiske eller enkle organiske stoffer for å danne biomasse. De første kjemotrofe organismene mener en var tilstede allerede da jordskorpen ble dannet, og de var også med på å påvirke dens sammensetning.