Por lo general se cree que hace tres o cuatros billones de años, la atmósfera terrestre constaba principalmente de amoniaco, metano y agua. Exixtia muy poco O2 libre presente si es que existía. Con los años, la concentración de O2 gaseoso comenzó a incrementarse, sobre todo como resultado de la fotosíntesis y la descomposición fotoquímica del vapor de agua. Las moléculas de ozono (O3) se forman en la atmósfera por un proceso que requiere O2 y radiación solar con longitudes de onda menores de 260 nm:
O2 + hv → O (g) + O (g)
O (g) + O2 (g) → O3(g)
donde hv es la energía de un fotón. La mayor parte del ozono atmosférico se encuentra en la estratosfera, donde su concentración es aproximadamente de 10 ppm en volumen. El ozono tiene la importante propiedad fotoqímica de absorber la radiación solar de longitudes de onda de 200 a 300 nm:
O3 (g) + hv → O (g) + O2 (g)
El activo oxígeno atómico formado cuando esto ocurre se recombina con el oxigeno molecular para formar ozono, completando así el ciclo del ozono. Al absorber la radiación solar ultravioleta (UV) de onda corta, la capa de ozono en la estratosfera actúa como escudo protector. Sin el ozono la vida en la tierra desaparecería gradualmente.