地球大气演化（evolution of the earth，s atmosphere）是指包围地球的气壳称为地球大气，就是人们所说的空气。现在的大气是由原始大气经历一系列复杂变化才形成的。原始大气出现于距今约46亿年以前，比人类出现的时间约早三个量级（人类出现距今数百万年），比人类最初出现文字记载的时间约早六个量级（文字出现距今数千年）。人类无法获得各阶段的大气样本，只好依靠所发现的地层征迹和太阳系各行星上大气的资料（见行星大气），结合自然演化规律以及物理学、化学、生物学的理论和实验等，用模拟方法或逻辑推理进行研究。但所得的资料仍十分零星，而且地球大气的演化史，前同星系、太阳系、行量起源相衔接，后同人类对大气的影响相联系，本身又和地球的地质发展史、生命发展史等密切相关，加上研究其演变所牵涉到的学科很多，除大气科学本身外，和天文学、地质学、生物学、物理学、化学等，都有密切关系，所以要把一鳞半爪的资料串联为在地区上能横向调谐、在时间上能纵向连贯，在各学科研究结果间又能互相补充、互相印证，基本上符合自然发展规律，能科学地说明现在大气成分和结构机理的地球大气演化史，是十分困难的。