Los científicos han podido reconstruir información detallada sobre el pasado de la Tierra. Según estos estudios el material más antiguo del
sistema solar se formó hace
4567,2 ± 0,6 millones de años, y en torno a unos 4550 millones de años atrás (con una incertidumbre del 1 %) se habían formado ya la Tierra y los otros planetas del sistema solar a partir de la
nebulosa solar, una masa en forma de disco compuesta del polvo y gas remanente de la formación del Sol. Este proceso de formación de la Tierra a través de la
acreción tuvo lugar mayoritariamente en un plazo de
10-20 millones de años.La capa exterior del planeta, inicialmente
fundida, se enfrió hasta formar una corteza sólida cuando el agua comenzó a acumularse en la atmósfera. La
Luna se formó poco antes, hace unos 4530 millones de años.
El actual modelo consensuado sobre la formación de la Luna es la
teoría del gran impacto, que postula que la Luna se creó cuando un objeto del tamaño de Marte, con cerca del 10 % de la masa de la Tierra, impactó tangencialmente contra ésta. En este modelo, parte de la masa de este cuerpo podría haberse fusionado con la Tierra, mientras otra parte habría sido expulsada al espacio, proporcionando suficiente material en órbita como para desencadenar nuevamente un proceso de aglutinamiento por fuerzas gravitatorias, y formando así la Luna.
La desgasificación de la corteza y la actividad volcánica produjeron la atmósfera primordial de la Tierra. La condensación de vapor de agua, junto con el hielo y el agua líquida aportada por los asteroides y por protoplanetas, cometas y objetos transneptunianos, produjeron los océanos. El recién formado Sol solo tenía el 70 % de su luminosidad actual: sin embargo, existen evidencias que muestran que los primitivos océanos se mantuvieron en estado líquido; una contradicción denominada la «paradoja del joven Sol débil», ya que aparentemente el agua no debería ser capaz de permanecer en ese estado líquido, sino en el sólido, debido a la poca energía solar recibida.Sin embargo, una combinación de gases de efecto invernadero y mayores niveles de actividad solar contribuyeron a elevar la temperatura de la superficie terrestre, impidiendo así que los océanos se congelaran. Hace 3500 millones de años se formó el campo magnético de la Tierra, lo que ayudó a evitar que la atmósfera fuese arrastrada por el viento solar.
Se han propuesto dos modelos para el crecimiento de los continentes: el modelo de crecimiento constante, y el modelo de crecimiento rápido en una fase temprana de la historia de la Tierra. Las investigaciones actuales sugieren que la segunda opción es más probable, con un rápido crecimiento inicial de la corteza continental, seguido de un largo período de estabilidad. En
escalas de tiempo de cientos de millones de años de duración, la superficie terrestre ha estado en constante remodelación, formando y fragmentando continentes. Estos continentes se han desplazado por la superficie, combinándose en ocasiones para formar un
supercontinente. Hace aproximadamente 750 millones de años (Ma), uno de los primeros supercontinentes conocidos,
Rodinia, comenzó a resquebrajarse. Los continentes más tarde se recombinaron nuevamente para formar
Pannotia, entre
600 a 540 Ma, y finalmente
Pangea, que se fragmentó hace 180 Ma hasta llegar a la configuración continental actual.
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