जीवन की उत्पत्ति का विवरण अज्ञात है, लेकिन बुनियादी स्थापित किये जा चुके हैं। जीवन की उत्पत्ति को लेकर दो विचारधारायें प्रचलित हैं। एक यह सुझाव देती है कि जैविक घटक अंतरिक्ष से पृथ्वी पर आए ("पैन्सपर्मिया" देखें), जबकि दूसरी का तर्क है कि उनकी उत्पत्ति पृथ्वी पर ही हुई। इसके बावजूद, दोनों ही विचारधारायें इस बारे में एक जैसी कार्यविधि का सुझाव देती हैं कि प्रारंभ में जीवन की उत्पत्ति कैसे हुई। 

यदि जीवन की उत्पत्ति पृथ्वी पर हुई थी, तो इस घटना का समय अत्यधिक कल्पना आधारित है-संभवतः इसकी उत्पत्ति 4 Ga के लगभग हुई। यह संभव है कि उसी अवधि के दौरान उच्च ऊर्जा वाले क्षुद्रग्रहों की बमबारी के द्वारा महासागरों के लगातार होते निर्माण और विनाश के कारण जीवन एक से अधिक बार उत्पन्न व नष्ट हुआ हो। 

प्रारंभिक पृथ्वी के ऊर्जाशील रसायन-शास्र में, एक अणु ने स्वयं की प्रतिलिपियां बनाने की क्षमता प्राप्त कर ली-एक प्रतिलिपिकार. (अधिक सही रूप में, इसने उन रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रोत्साहित किया, जो स्वयं की प्रतिलिपि उत्पन्न करतीं थीं।) प्रतिलिपि सदैव ही सटीक नहीं होती थी: कुछ प्रतिलिपियां अपने अभिभावकों से थोड़ी-सी भिन्न हुआ करतीं थीं।

यदि परिवर्तन अणु की प्रतिलिपिकरण की क्षमता को नष्ट कर देता था, तो वह अणु कोई प्रतिलिपि उत्पन्न नहीं कर सकता था और वह रेखा "समाप्त" हो जाती थी। वहीं दूसरी ओर, कुछ दुर्लभ परिवर्तन अणु की प्रतिलिपि क्षमता को बेहतर या तीव्र बना सकते थे: उन "नस्लों" की संख्या बहुत अधिक बढ़ जाती थी और वे "सफल" हो जातीं थीं। यह अजैव पदार्थ पर उत्पत्ति का एक प्रारंभिक उदाहरण है। पदार्थ तथा अणुओं में उपस्थित अंतर ने एक निम्नतर ऊर्जा अवस्था की बढ़ने के प्रणालियों के वैश्विक स्वभाव के साथ संयोजित होकर प्राकृतिक चयन की एक प्रारंभिक विधि की अनुमति दी। जब कच्चे पदार्थों ("भोजन") का विकल्प समाप्त हो जाता था, तो नस्लें विभिन्न पदार्थों का प्रयोग कर सकतीं थीं, या संभवतः अन्य नस्लों के विकास को रोककर उनके संसाधनों को चुरा सकतीं थीं और अधिक व्यापक बन सकतीं थीं।

पहले प्रतिलिपिकार का स्वभाव अज्ञात है क्योंकि इसका कार्य लंबे समय से जीवन के वर्तमान प्रतिलिपिकार, डीएनए (DNA) द्वारा ले लिया गया था। विभिन्न मॉडल प्रस्तावित किये गये हैं, जो कि इस बात की व्याख्या करते हैं कि कोई प्रतिलिपिकार किस प्रकार विकसित हुआ होगा। विभिन्न प्रतिलिपिकारों पर विचार किया गया है, जिनमें आधुनिक प्रोटीन, न्यूक्लिक अम्ल, फॉस्फोलिपिड, क्रिस्टल, या यहां तक कि क्वांटम प्रणालियों जैसे जैविक रसायन शामिल हैं। अभी तक इस बात के निर्धारण का कोई तरीका उपलब्ध नहीं है कि क्या इनमें से कोई भी मॉडल पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के साथ निकट संबंध रखता है।

पुराने सिद्धांतों में से एक, वह सिद्धांत जिस पर कुछ विस्तार में कार्य किया गया है, इस बात के एक उदाहरण के रूप में कार्य करेगा कि यह कैसे हुआ होगा। ज्वालामुखी, आकाशीय बिजली तथा पराबैंगनी विकिरण रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संचालित करने में सहायक हो सकते हैं, जिनसे मीथेन व अमोनिया जैसे सरल यौगिकों से अधिक जटिल अणु उत्पन्न किये जा सकते हैं। इनमें से अनेक सरलतर जैविक यौगिक थे, जिनमें न्यूक्लियोबेस व अमीनो अम्ल भी शामिल हैं, जो कि जीवन के आधार-खण्ड हैं। जैसे-जैसे इस "जैविक सूप" की मात्रा व सघनता बढ़ती गई, विभिन्न अणुओं के बीच पारस्परिक क्रिया होने लगी। कभी-कभी इसके परिणामस्वरूप अधिक जटिल अणु प्राप्त होते थे-शायद मिट्टी ने जैविक पदार्थ को एकत्रित व घनीभूत करने के लिये एक ढांचा प्रदान किया हो। 

कुछ अणुओं ने रासायनिक प्रतिक्रिया की गति बढ़ाने में सहायता की होगी। यह सब एक लंबे समय तक जारी रहा, प्रतिक्रियाएं यादृच्छिक रूप से होती रहीं, जब तक कि संयोग से एक प्रतिलिपिकार अणु उत्पन्न नहीं हो गया। किसी भी स्थिति में, किसी न किसी बिंदु पर प्रतिलिपिकार का कार्य डीएनए (DNA) ने अपने हाथों में ले लिया; सभी ज्ञात जीव (कुछ विषाणुओं व सूक्ष्म जीवाणुओं के अलावा) लगभग एक समान तरीके से अपने प्रतिलिपिकार के रूप में डीएनए (DNA) का प्रयोग करते हैं ("जेनेटिक कोड" देखें).

आधुनिक जीवन का प्रतिलिपिकारक पदार्थ एक कोशिकीय झिल्ली के भीतर रखा होता है। प्रतिलिपिकार की उत्पत्ति के बजाय कोशिकीय झिल्ली की उत्पत्ति को समझना अधिक सरल है क्योंकि एक कोशिकीय झिल्ली फॉस्फोलिपिड अणुओं से मिलकर बनी होती है, जो जल में रखे जाने पर अक्सर तुरंत ही दो परतों का निर्माण करते हैं। कुछ विशिष्ट शर्तों के अधीन, ऐसे अनेक वृत्त बनाये जा सकते हैं ("बुलबुलों का सिद्धांत (The Bubble Theory)" देखें).

प्रचलित सिद्धांत यह है कि झिल्ली का निर्माण प्रतिलिपिकार के बाद हुआ, जो कि तब तक शायद अपनी प्रतिलिपिकारक सामग्री व अन्य जैविक अणुओं के साथ आरएनए (RNA) था (आरएनए (RNA) विश्व अवधारणा). शुरुआती प्रोटोसेल का आकार बहुत अधिक बढ़ जाने पर शायद उनमें विस्फोट हो जाया करता होगा; इनसे छितरी हुई सामग्री शायद "बुलबुलों" के रूप में पुनः एकत्रित हो जाती होगी। प्रोटीन, जो कि झिल्ली को स्थिरता प्रदान करते थे, या जो बाद में सामान्य विभाजन में सहायता करते थे, ने उन कोशिका रेखाओं के प्रसरण को प्रोत्साहित किया होगा।

आरएनए (RNA) एक शुरुआती प्रतिलिपिकार हो सकता है क्योंकि यह आनुवांशिक जानकारी को संचित रखने का कार्य व प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने का कार्य दोनों कर सकता है। किसी न किसी बिंदु पर आरएनए (RNA) से आनुवांशिक संचय की भूमिका डीएनए (DNA) ने ले ली और एन्ज़ाइम नामक प्रोटीन ने उत्प्रेरक की भूमिका ग्रहण कर ली, जिससे आरएनए (RNA) के पास केवल सूचना का स्थानांतरण करने, प्रोटीनों का संश्लेषण करने व इस प्रक्रिया का नियमन करने का ही कार्य बचा। यह विश्वास बढ़ता जा रहा है कि ये प्रारंभिक कोशिकाएं शायद समुद्र के नीचे स्थित ज्वालामुखीय छिद्रों, जिन्हें "ब्लैक स्मोकर्स (black smokers)" कहा जाता है, से या यहां तक कि शायद गहराई में स्थिति गर्म चट्टानों के साथ उत्पन्न हुईं.

ऐसा माना जाता है कि प्रारंभिक कोशिकाओं की एक बहुतायत में से केवल एक श्रेणी ही शेष बची रह सकी। उत्पत्ति-संबंधी वर्तमान प्रमाण यह संकेत देते हैं कि अंतिम वैश्विक आम पूर्वज प्रारंभिक आर्कियन युग के दौरान, मोटे तौर पर शायद 3.5 Ga या उसके पूर्व, रहते थे। यह "लुका (Luca)" कोशिका आज पृथ्वी पर पाये जाने वाले समस्त जीवों का पूर्वज है। यह शायद एक प्रोकेरियोट (Prokaryote) था, जिसमें कोशिकीय झिल्ली तथा संभवतः कुछ राइबोज़ोम थे, लेकिन उसमें कोई केंद्र या झिल्ली से बंधा हुए कोई जैव-भाग (Organelles) जैसे माइटोकांड्रिया या क्लोरोप्लास्ट मौजूद नहीं थे।

सभी आधुनिक कोशिकाओं की तरह, यह भी अपने जैविक कोड के रूप में डीएनए (DNA) का, सूचना के स्थानांतरण व प्रोटीन संश्लेषण के लिये आरएनए (RNA) का, तथा प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने के लिये एंज़ाइम का प्रयोग करता था। कुछ वैज्ञानिकों का मानना है कि अंतिम आम वैश्विक पूर्वज कोई एकल जीव नहीं था, बल्कि वह पार्श्विक जीन स्थानांतरण में जीनों का आदान-प्रदान करने वाले जीवों की एक जनसंख्या थी।

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