มีหลายทฤษฎีที่พยายามอธิบายการเกิดของสิ่งมีชีวิต เช่น ทฤษฎี “spontaneous generation” ที่กล่าวว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้ด้วยตัวเองจากสิ่งไม่มีชีวิตเช่น กบและแมลงเกิดจากดิน หรือแมลงเกิดจากเนื้อเน่า อย่างไรก็ตามปัจจุบันทฤษฎีดังกล่าวได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เป็นความจริง เป็นที่ทราบในปัจจุบันว่าสิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน เช่น สุนัขจะให้กำเนิดสุนัข หนอนผีเสื้อเกิดจากผีเสื้อและพัฒนาเป็นผีเสื้อในลำดับต่อมา อย่างไรก็ตามหากสิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งมีชีวิตแล้วสิ่งมีชีวิตเริ่มแรกมาจากที่ใดหรือเกิดขึ้นได้อย่างไร ?

นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษชื่อ ชาลส์ ดาร์วิน (Charles Darwin) และ แอลเฟรด รัสเซล วอลแลนซ์ (Alfred Russel Wallance) ได้เสนอทฤษฎีวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลก (theory of evolution by natural selection) วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเกิดจากการคัดเลือกตามธรรมชาติ ซึ่งทฤษฏีดังกล่าว กล่าวว่า สิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ ภายในชนิดเดียวกัน (สปีชีส์ ; species) จะมีความแตกต่างกันอยู่บ้าง ซึ่งเราเรียกว่าแตกต่างภายในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันนี้ว่า ความผันแปร (variations) โดยความผันแปรดังกล่าว จะเป็นผลให้สิ่งมีชีวิตสามารถอยู่รอดในได้สภาวะแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เมื่อเกิดสภาวะแห้งแล้ง แมลง สายพันธุ์ที่มีความสามารถกินอาหารได้หลายชนิดทั้งใบพืชและหญ้า จะสามารถมีชีวิตรอดได้ดีกว่าแมลง สายพันธุ์ที่สามารถกินหญ้าได้อย่างเดียว เมื่อสิ่งมีชีวิต สายพันธุ์หนึ่งสามารถมีชีวิตได้นาน ก็สามารถมีลูกหลานได้มากกว่าสิ่งมีชีวิต สายพันธุ์อื่นที่มีอายุสั้นและเมื่อเวลาผ่านไปสิ่งมีชีวิต สายพันธุ์นั้นจะมีจำนวนมากขึ้นและเกิดเป็นชนิดใหม่ (new species)

สิ่งมีชีวิตเริ่มแรกเกิดขึ้นได้อย่างไร ? แรกเริ่มเดิมทีเมื่อโลกยังร้อน สิ่งมีชีวิตไม่สามารถอาศัยบนโลกใบนี้ได้ เมื่อเวลาผ่านไปโลกเริ่มเย็นตัวลง อุณหภูมิบนโลกจึงเหมาะที่จะเกิดสิ่งมีชีวิตขึ้น โดยทฤษฎีที่ยอมรับเกี่ยวกับการเกิดสิ่งมีชีวิตเริ่มแรก เกิดจากการทำปฏิกิริยากันของสารเคมีซึ่งเกิดขึ้นในทะเล หลังจากนั้นเกิดเป็นสารประกอบพวกโปรตีน กรดอะมิโน และเอนไซม์ สะสมอยู่ในทะเลเป็นจำนวนมาก สำหรับสมมุติฐานดังกล่าวได้รับการสนับสนุนโดยการทดลองของ สแตนลีย์ มิลเลอร์ (Stanley Miller) โดยมิลเลอร์ได้ทำการจำลองสภาวะซึ่งเป็นระบบปิด หลังจากนั้นได้ใส่ก๊าซมีเทน (CH4) แอมโมเนีย (NH3) ไฮโดรเจน และน้ำ ซึ่งเชื่อว่าสภาวะดังกล่าวเคยเกิดขึ้นในบรรยากาศของโลกในอดีต หลังจากนั้นให้ความร้อนและทำให้เกิดประกายไฟขึ้น ภายในระบบที่จัดไว้ หลังจากเวลาผ่านไปหนึ่งสัปดาห์ มิลเลอร์พบว่าในชุดการทดลองพบกรดอะมิโนและกรดอินทรีย์เกิดขึ้น

สำหรับขั้นตอนต่อมาสารประกอบอินทรีย์จะรวมตัวกันเป็นโมเลกุลอินทรียสารขนาดใหญ่ (macromolecules) และวิวัฒนาการต่อไปจนเกิดเป็นโปรโตเซลล์ (protocell) ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเซลล์ มีโครงสร้างของผนังเป็นไขมันและโปรตีน และเกิดการสันดาปภายในเซลล์ได้ หลังจากนั้น โปรโตเซลล์ ซึ่งเชื่อว่ามีอาร์เอ็นเอทำหน้าที่เป็นทั้งสารพันธุกรรมและเอนไซม์ จะวิวัฒนาการกลายเป็นเซลล์เริ่มแรกของสิ่งมีชีวิตซึ่งมีความสามารถในการเพิ่มจำนวนหรือสืบพันธุ์