宇宙形成之初，通过“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、硫、磷等构成生命的主要元素。生物单分子包括氨基酸、脂肪酸、糖、嘌呤、嘧啶、单核苷酸、卟啉、ATP等高能化合物。生物高分子是指蛋白质、核酸、高分子量的碳氢化合物，是由生物单分子经过聚合而成的多分子体系。（蛋白质是由α-L-氨基酸脱水缩合而成的；核酸是由嘌呤和嘧啶碱基，与糖D-核糖或2-脱氧-D-核糖、磷酸脱水缩合而成；多糖是由单糖脱水缩合而成。）通过遗传密码的演化和前生物系统的过渡，地球上最终产生了具有原始细胞结构的生命。从原核生物过渡到真核生物，完成了细胞演化中最重要的一步。原始的真核生物是微小的单细胞，它们进行有丝分裂，能进行光合作用。这些原始真核生物逐渐演化为多细胞的后生动植物。
地质史上最早为45--38亿年前的冥古代，然后为伊苏瓦、斯瓦齐、兰德、休伦、安尼米克共5代。距今8--5。7亿年前为震旦代，距今5。7--2。45亿年前为古生代，古生代细分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二迭纪。
25--4。38亿年前，为震旦代、寒武纪、奥陶纪时期。藻类是元古代海洋中的主要生物，大量藻类如蓝藻、绿藻、红藻在浅海底一代复一代的生活，逐渐形成巨大的海藻礁（又称迭层石）。寒武纪时各门类无脊椎动物大量涌现，但以三叶虫为最多，占当时动物界的60%。奥陶纪时各门类无脊椎动物已发展齐全，海洋呈现一派生机逢勃的景象。
距今4。38--3。55亿年间，为志留纪、泥盆纪时期。生物发展史上有两大变革，其一是生物开始离开海洋，向陆地发展。首先登陆大地的是绿藻，进化为裸蕨植物，它们摆脱了水域环境的束缚，在变化多端的陆地环境生长，为大地首次添上绿装。其二是无脊椎动物进化为脊椎动物，志留纪时出现的无甲胃鱼类，是原始脊椎动物的最早成员，但却不是真正的鱼类；到泥盆纪时出现的盾皮鱼类和棘鱼类才是真正的鱼类，并成为水域中的霸主。
距今3。55--2。5亿年的石炭纪、二迭纪时期，陆生生物飞跃发展。石炭纪时裸蕨植物已绝灭了，代之而起的是石松类、楔叶类、真蕨类、种子蕨类等植物，它们生长茂盛，形成壮观的森林。与森林有密切关系的昆虫亦发展迅速，种属激增，到二迭纪末期已有几万种昆虫。此外，脊椎动物亦在石炭纪时向陆上发展，但因为不能完全脱离水域生活，只能成为两栖类动物，到二迭纪末期，两栖类逐渐进化为真正的陆生脊椎动物—原始爬行动物。古生代末期，地球上全部生物界发生了一次明显的衰退和淘汰，但各门类生物仍有不少科属得以延续。
距今2。5--0。65亿年前为中生代，分为三迭纪、侏罗纪、白垩纪。中生代生物界最大的特点是继续向适应陆生生活演化，裸子植物进化出花粉管，能进行体内受精，完全摆脱对水的依赖，更能适应陆生生活，形成茂密的森林。动物界中爬行动物也迅速发展，演化出种类繁多的恐龙，成为动物界霸主，占据了海、陆、空三大生态领域。中生代末期，生物界又一次发生了剧烈的变革，极度繁荣的恐龙突然绝灭；海域里很多无脊椎动物如海蕾、海林檎、菊石、箭石等遭淘汰。
从0。65亿年前到今天为新生代，分为老第三纪、新第三纪、第四纪。老第三纪细分为古新世（0。66-0。55亿年前）、始新世（0。55-0。37亿年前）、渐新世（0。37-0。24亿年前）；新第三纪细分为中新世（0。24-0。06亿年前）、上新世（0。06-0。034亿年前）；第四纪细分为更新世（0。034-0。0001亿年前）、全新世（1万年前到现在）。进入新生代，被子植物因种子在子房内发育，并进行双受精作用，完全摆脱了水域环境的束缚，取代了裸子植物成为植物界的新霸主。哺乳动物在二亿年前的中生代初期由爬行动物中的下孔类中的兽孔类进化而来，进入新生代，哺乳动物爆炸性大发展，成了陆上霸主。人类起源于新第三纪的森林古猿中的一支，经过腊玛古猿、南方古猿两个过渡阶段的演化，终于在第四纪初出现了真正的人类。
在生物学上，现在世界上的人种只是一个种，属于哺乳动物纲-灵长目-人科（Hominida-e）-人属（Homo）-智人种（Homosapiens）。智人种根据共同遗传特征可以分为三个不同的智人种亚种。
1。蒙古利亚人种（Mongoloid）：又称黄种人、亚美人种；该人种起源于中亚和东亚的干旱草原和半荒漠地区，其中包括居住于中亚-东亚-北亚的大陆人种、太平洋人种、北极圈的爱斯基摩人种-美洲的印第安人种；该人种在三大人种中人数最多，现分布于中国、朝鲜、日本、西伯利亚、中南半岛、南北美洲；该人种的特征是皮肤黄色、头发黑而直、头型近似方形，面部宽平，鼻低、颧骨突出，眼狭细。
2。尼格罗人种（Negroid）：又称黑色人种、赤道人种；起源于非洲，其中包括西非的森林尼格罗人种、中非班图人种、南非布须曼人种、澳大利亚人种等；该人种现分布于撒哈拉沙漠以南的非洲大陆、西印度群岛、美国、澳大利亚等地；其特征是皮肤黑棕色、毛发细短、卷曲、体毛特少、眼睛为棕色、头型长、鼻低而大、唇厚。
3。欧罗巴人种（Europeoid）：又名白色人种或高加索人种（Cavcasoid）；它起源于欧、亚、非相连接地区，包括北欧的波罗的海人种、东北欧的北海-波罗的海人种、南欧的印度-地中海人种、西亚的巴尔干-高加索人种、中欧人种；该人种现分布于全部欧洲、亚洲的西伯利亚、西南亚、北非、印度、澳大利亚、南北美洲。
从语言来说，白种人分印欧、高加索、闪米特含米特、乌拉尔共4个语系。其中，斯拉夫、日尔曼、拉丁、凯尔特、希腊-阿尔巴尼亚、波罗的、吐火罗、雅利安、安纳托利亚、巴斯克属于印欧语系。（爱尔兰-威尔士-苏格兰-高卢属于凯尔特，立陶宛-拉脱维亚-亚美尼亚属于波罗的，波斯-普什图-库尔德语-俾路支-塔吉克-奥塞梯属于西雅利安，巴基斯坦-印度斯坦-孟加拉-吉普赛-南尼泊尔-僧伽罗-马尔代夫属于东雅利安，赫梯-吕底亚-吕齐亚属于安纳托利亚）卡巴尔达、车臣-印古什、达吉斯坦、格鲁吉亚属于高加索语系。犹太-阿拉伯-柏柏尔-埃塞俄比亚索马里的库施特-古埃及后裔科普特-乍得的毫萨属于闪米特含米特语系。
从人种来说，白种人内部同样差异很大，主要分北欧人种和地中海人种。北欧人种又分为波罗的海亚人种和巴尔干亚人种；波罗的海亚人种包括大西洋人（凯尔特人）、北欧人（日尔曼人）、东欧人（斯拉夫人）；巴尔干亚人种包括南部斯拉夫人和罗马尼亚拉丁人。地中海人种分为典型地中海亚人种和高加索亚人种。典型地中海亚人种包括阿尔卑斯人（南部日尔曼人和凯尔特-日尔曼-拉丁混血的法兰西民族）、地中海人（拉丁人、希腊-阿尔巴尼亚-亚美尼亚）、闪米特含米特人、帕米尔人（南亚雅利安人）；高加索亚人种包括高加索人和西亚雅利安人。
黑白混血人种包括埃塞俄比亚和索马里的库西特人。黄白混血人种包括突厥人种。
地质学中的地台是指构成大陆的地壳内相对稳定的地区。原先此处的地壳活动性也是强的，产生明显褶皱后，隆起成为古陆，此后便再没有产生过显著的褶皱，而是表现为整体性的升降，即变得比较稳定了。华北地台的经历正是如此，它隆起于17亿年以前，随后持续抬升，形成中国范围内最大最早的一块古陆。
经过12亿年，到寒武纪早期华北地台才转而下沉，海水漫上地台，古陆面积逐渐缩小；至寒武纪中期，大部分已为海水所淹没。奥陶纪中期华北地台再次上升，到奥陶纪晚期已大部分重新露出水面；持续上升到志留、泥盆纪时期，陆地面积进一步扩大；到石炭纪早期已因受到长期剥蚀而演变成一片准平原。随后又转入间有沉降、海水入侵、形成面积广大的浅海。
至二叠纪时，再转为以抬升为主，浅海演变成陆上的湖泊，而且湖面逐渐缩小。华北地台上升的趋势一直持续到今天，不过这是就整体的总趋势而言，其间或升或降，不同地区之间还有很大差异。
在整个华北地台以抬升为主的形势下，华北平原在中生代早期与西边的山西高原本为一体，也是高地。随后发生了被称为燕山运动的造山运动，华北平原所在地区于此时转而沉降，与此同时，西边的山西高原抬升，太行山在白垩纪末期已具雏形，巨大的断层沿大行山麓延伸，在此两边东降西升，界限分明。
原先印度大陆本紧靠着南极大陆和非洲，由于板块的运动，它在中生代时脱离出来向北漂移；进入新生代时才接近亚洲大陆，中间还隔有一道喜马拉雅海槽；到第三纪末期两个大陆碰合在一起了，雅鲁藏布江河谷就是它们的结合之处。正是它们的碰撞使喜马拉雅山升起，青藏高原急剧抬升，成为影响中国全境的喜马拉雅运动。山西高原在此影响下，产生了两条近于平行的大断裂带，南端与关中平原所在处的沉降带相接，它们曾蓄水相通，称为古汾渭湖；今天虽已被泥沙淤塞成为平川，沉降仍未停止。
持续沉降意味着地势始终保持低下，不用挖很深就能遇到地下水，这固便于先民凿井而饮，但也易导致土壤盐碱化。像山西太原最早曾称为“大卤”，意为广大平坦的盐渍之地；关中平原也久受盐碱化的威胁。从汾河到渭河，它们所经过的狭长谷地，均是这种地质构造在地形上的反映：中间是下降的断块，两侧则为相对上升的断块所限制。
在山西高原西边，吕梁山、秦岭、六盘山、贺兰山等山脉环绕的范围以内，是华北地台中最稳定的一个地区。它在中生代时曾微微向下弯曲，形成碟状盆地，随后又逐渐升起，长期遭受剥蚀的地面变得相当平坦，海拔却不低，达1000～1400米；其南部为黄土覆盖，形成黄土高原，其北部则表现为草原或沙漠。
到了第四纪初期，在黄河发源地处，由于阿尼玛卿山和巴颜喀喇山对峙南北，也由于今日若尔盖草原是一个相对比较稳定、此时处于下沉状态的地区，自河流而来的滔滔河水，遂亦以此古若尔盖湖为归宿。当时今天的共和县一带也是一个蓄水的盆地，来自西倾山和阿尼玛卿山间的一条河流注入其中，它日后也成为黄河上游的一段。此时共和盆地与东边的河流还不相通，那一段黄河流入贺兰山旁因断层陷落而形成的古银川湖即今之宁夏平原。在鄂尔多斯东缘，一条河流经由一串较小的湖海流入古汾渭湖。古汾渭湖此时也是封闭在内陆的，东边的中条山还阻挡着它与大海相通；山脉东侧的流水经由不止一股河道，在山东丘陵南北入海。
流水的冲刷在源头地区作用很强，原来浅浅的河底逐渐变深，源头的位置也向河流流向相反的方向移动，日积月累，这种溯源侵蚀作用终于将分水岭打开，两边的河流贯通汇合，海拔高处的河流改变原来的流向，汇入海拔较低的河道中。于是黄河诞生了。
山东丘陵是最早升出水面的古陆的一部分，其后虽也有过为海水淹没的时候（如在寒武纪、奥陶纪），但从长期来看，大部分时间是陆地，而且近期还在上升。山东丘陵上升的时候，旁边的平原却在下沉，使海水曾淹没到太行山麓，黄河和其他众多入海的洪流带来大量泥沙淤积，于是有了今天的华北大平原。
