在原始地球条件下由无机物逐渐演变为原始生命体的过程。这个化学进化过程大致可分为下列四个阶段。
（1）由无机小分子物质（如氢、氨等）生成有机小分子物质（如氨基酸、含氮碱基、核糖或脱氧核糖等）。这个方面已为越来越多的模拟原始地球条件的实验所证明（见米勒模拟试验）。
（2）从有机小分子物质形成生物大分子物质。在原始还原性大气中生成的生物小分子（如氨基酸等）被雨水冲淋，溶解于原始海洋中，这些生物小分子要进一步变为生物大分子（如氨基酸变为蛋白质），就必须脱水缩合；而在原始海洋中进行脱水缩合，就像要使泡在水中的葡萄变干那样困难。科学家提出种种假说试图解决这个难题，目前比较可信而又可用实验证明的主要有两种：①以色列科学家卡特恰尔斯基（A. Katchalsky）认为，原始海洋中的氨基酸是在某些特殊的粘土（原始地球和现在都有这样的粘土）上缩合成多肽的。他们在实验室内先将氨基酸与腺苷酸起反应，生成“活化的”氨基酸即“氨基酰腺苷酸”，后者在某些片层状粘土如蒙托土（montmorillonite）上，就能缩合成长短不一的多肽链：
②日本科学家赤崛四郎等提出一个能绕过“脱水缩合”这道难关的“聚甘氨酸理论”来说明多肽链的形成。他们认为，在原始大气中产生的甲醛与氨和氰发生反应，能生成一种名叫“氨基乙酰氰”的有机物，这种物质能够聚合，然后水解，生成聚甘氨酸（即多个甘氨酸聚合在一起所形成的多肽链），最后经过侧基（R）的变化而得到由各种氨基酸残基组成的蛋白质，即：
（3）从有机高分子物质组成多分子体系。可以想象，蛋白质和核酸等有机高分子物质，在原始海洋中越积越多，在一定条件下（如高温和适当的pH等），它们相互作用，能形成多分子体系，有界膜与周围环境隔开，呈大、小不等的球状，在原始海洋中漂浮。这种设想亦已得到了初步的实验证明。
（4）从多分子体系演变为原始生命。这是生命起源最关键的一步，目前还未能在实验室里验证这一过程。从理论上讲，这一步的实质就是以蛋白质和核酸为主要成分的多分子体系，如何“由死变活”的问题，即新陈代谢和自我增殖能力是如何发生的？从生物学的角度看，这里有两个重要问题要解决：一是生物膜的产生，二是遗传机构的起源。