由于科学家难以模拟地球原始环境去重现生命的形成过程，也未能在实验室内合成生命，生命的起源至今仍是个谜。但科学坚定地排除神创论，不认为生命是上帝的创造物；也排除目的论，不认为生物学过程是一个有目的性的活动；还排除生机论，不认为生命是由非物质的因素（活力）所支配。科学坚持生命是一个自然过程，受自然规律所支配，因而也只能用自然规律去解释。
地球上的所有生物都是地球非生物环境的产物，生物体的物质构成包括它的元素和比重，都与地表的物质构成有着惊人的一致性，地球上不存在与地表物质构成不相关的生命形式。１９７１年，英国地球化学家埃利克·哈密尔顿组织一个专家组对世界各地居民生存环境和人体的各机能组织、血液进行了较全面分析，通过测定地壳岩石与人体血液中的６０多种化学元素的含量，发现人体中６０种元素的丰度曲线与地壳岩石中元素的丰度，除了生物原生质的主要组成成分碳、氢、氧、氮和地壳岩石中的主要组成成分硅、铝外，二者元素丰度的相关性有着惊人的一致；人体的排泄器官、肾、肝中的元素基本上呈现与血液相同的丰度，精巢和卵巢中的元素丰度分散程度较小，脑和肌肉中的元素丰度分散程度更小。血液与海水的组成成分的差异小于血液与平均地壳岩石的差异，母腹胎盘中的“羊水”与海水相似。人体活物质结构的９９%是由原子序数表中最初的２０种元素中的氢、碳、氮、氧、纳、镁、硅、磷、硫、氯、钾、钙等丰量元素组成，在原子序数４８以前的微量元素中，约有一半以上参与了生命活动，海洋中等离子沉积物和海水的比值，与它们在细胞内外的浓度相似，海水中氯和钠的浓度，类似于细胞的外液中的浓度。人类的生命物质与地球表面的化学成分具有同一性，表明地球生命是地壳物质系统中的一个组成部分，在物质构成上属同一层次。我们现在看到牛和羊在一起吃草，但由于它们进化于不同的地区，因而对矿物质的要求非常不同，牛需要大量的铜，因为它们是在铜很丰富的欧洲和非洲地区进化的，而羊是在铜缺乏的小亚细亚进化的。
生物界几乎所有的有机物，主要是由碳（Ｃ）、氢（Ｈ）、氮（Ｎ）、氧（Ｏ）、磷（Ｐ）、硫（Ｓ）６种元素组合成的万千分子所构成，它们是生命起源中的主角，探索生命的起源，必须弄清楚这６种物质在原始地球以什么形式存在，在当时的环境驱动下又怎样被纳入一个不断复杂化的进程而最终导致生命诞生。此外，还需考虑的是钾（Ｋ）和镁（Ｍｇ），钾是生命产生的必要阳离子，镁是稳定核糖核酸（ＲＮＡ）和脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）的必要元素。生命的多样性和很强的适应性还会使得一些不同的情况会出现，例如：英国科学家在加利福尼亚州的莫诺湖采集的沉淀物中，分离出一种名为ＧＦＡＪ－１的株菌，发现这种细菌能在高砷环境中生长，它能把砷吸收到其生物分子中，替代磷成为ＤＮＡ的组成部分，还可能进入三磷酸腺苷（ＡＴＰ）等运送能量的系统中，这就告诉我们，对生命构成的“六元素论”不应作绝对化的理解。
在约４０亿年前，地壳冷却到足以在其表面存在液态水，大气的主要成分是二氧化碳，没有氧，在闪电和紫外线驱动的电化学和光化学作用下，产生出像嘌呤类简单的有机物，海洋逐渐变成这种有机物的“稀汤”，在近于干涸的水坑边，它们被吸附在黏土、岩石的表面而得以浓缩，这些地方对有机物有特殊的亲和力，原始有机物之间的化学反应得以进行，分子被以各种方式拆合，更复杂的分子链在此过程中得以合成，直到有机物合成与其相同的物质，当分子或分子复合物具备自我复制的性能，它就能充分利用可利用的有机物去形成自己的同类，从而阻止其他产物的出现，生命在一个很短的时间中（可能只要几十万年）就诞生了。这曾是一些科学家的倾向性推测。
生命何时何地诞生和如何诞生的较确切情况仍不清楚。科学家曾认为地球最早的生命可能出现在３５亿年甚至３７亿年前，但澳大利亚科廷大学地质学家亚历山大·涅姆钦领的研究小组，在澳大利亚西部的杰克－希尔斯发现的一块金刚石中有含量很高的碳１２元素，这种元素的出现，通常与生命体密不可分，如果这一推测得到证实，则地球上最早出现生命迹象的时间可能提前到４２。５２亿年前，它意味着生命早在３８亿年前陨石撞击地球之前就出现了，这也将使生命起源于地球之外的猜想不能成立。对于生命的起源，科学家曾认为生物分子如蛋白质、核酸等较脆弱，在低温下可保持较长时间，生命应起源于低温。最近有报道称，美国航天局的一组科学家在南极冰原下１８３米低于零度的黑暗海洋中发现一只３英寸长橙色类似虾的动物在摄像机镜头前游过，在如此严酷的环境中不仅有微生物，而且还有复杂生命存在，说明低温起源不是没有可能。有些科学家还由此想到木星被冰层覆盖的木卫２是否也有生命，按与地球相似度指数，排在它前面的还有土卫６和火星。与此相反的情况是，火山口生物化石和温度超１００摄氏度的海底热水口、温泉生物的发现，表明生物可能起源于高温。１９７７年，美国科考队在加拉帕戈斯群岛海底发现了丰富的生物和由含有大量金属硫化物的热液形成的“烟囱”，被“烟囱”过滤过的海水携带有大量矿物质和气体，一些在超过１００摄氏度的环境中存活的微生物能从这些海水中提取氢元素，并用二氧化碳合成有机物，生命可能起源于这样的高温环境中。科学家还把藻青菌带到距离地球３６０公里的国际空间站外部，经受极其剧烈的温度变化、宇宙射线和紫外线的照射、无氧等极端环境的考验，在存活了５５３天后再被带回地球实验室。
生命是个奇迹，有些微生物能在核辐射、地球上的极端温度、极度缺水和食物的环境中及海床、地表岩石、土壤下几千米的黑暗深处生存，有的以甲烷、硫化氢、氢气为食，有的被冷冻几十万年后再解冻又能复活。科学家认为地下生命可能占了地球生命的一半。上述情况提示，生命起源有可能不止一个，但起源于较温暖的海洋浅滩环境中可能性应更大，因为各种化学反应更活跃，各种形式的分子结合更容易，而分解也不会太快，生命形成的几率更高。
自美国科学家斯坦利·Ｌ·米勒于１９５３年所作的模拟地球早期大气制造生命的著名实验以来，科学家们又作了很多类似的实验，都没有制造出任何可称为生命的东西。最近有报道称美国生物学家克雷格·文特尔在实验室里合成了生命，细看内容，这仍是利用现有生命的材料来合成生命，而不是重现生命的起源。即使今后或许能在实验中制造出生命，那也难以证明这就是地球原始状态生命起源的模拟，而不是使实验能制造生命而加以调整的结果，它所能揭示的可能是生命的起源之一而不是唯一。
有些科学家认为地球生命来自地球之外。地球的确从地外空间中获得很多物质，像小星体和陨石对地球的撞击、恒星的辐射、超新星爆发、恒星间弥散着稀薄的星际尘埃、彗星接近地球时微粒和陨石的降落，都使地球获得一些来自地外空间的物质，这其中有相当数量的潜在生命分子。最近科学家发现一种被称做“ＳＮ２００５Ｅ”的新型超新星，可能是宇宙中和地球上钙元素的主要来源。光谱分析表明大多彗星就带有多种有机物和冰块，科学家也从１９６９年落在澳大利亚默其森的被称为默其森陨石中发现了一定数量的氨基酸，这表明有机分子可以在星际空间、彗星、陨石中和原始地球条件下形成，但生命的材料与生命的合成仍有很大的距离。说生命来自地外还没有直接的证据，更没有回答生命是如何产生的问题，而是回避了这一问题。
值得注意的是，２０１０年４月６日日本国立天文台等国际研究小组宣布，他们利用南非的近红外线望远镜，发现距地球１５００光年的猎户座大星云中心区域的导致氨基酸偏向“左型”的特殊光线“圆偏光”，它存在于约有４００个太阳系大的宇宙空间。氨基酸有“左型”“右型”两种，通常的化学反应产生左右两型几乎等量的氨基酸，但地球生物体却都是由“左型”氨基酸构成的，地球上早期的氨基酸可能源自经过“左型”“圆偏光”的照射，这种氨基酸是来自地外陨石还是太阳系曾经过这种光的照射？如确为前者，仍只能说明地外环境提供了生命的材料和影响了生命的某些性质，如在火星、土卫６等最可能有生命存在的星球上发现生命，并将之与地球生命进行异同比较，我们或许能进一步弄清生命起源的星球外环境因素和星球自身因素的相互作用。就目前而言，我们可以这样看待这一存疑的问题，地球外环境和地球本身都存在提供生命材料的可能，但将生命材料合成为地球生命的过程是在地球上实现的。
德迪夫在《生机勃勃的尘埃》一书中提出生命起源和进化的７个时代：化学时代、信息时代、原细胞时代、单细胞时代、多细胞生物时代、心智时代、未知时代，它们对应７个层次的复杂性。
生命作为一个化学过程，可以从化学角度去认识。由于科学家发现信息只能从核酸流向蛋白质，而不能反过来，因而认为生命起源的早期阶段是核糖核酸（ＲＮＡ）分子的形成，它在蛋白质的形成过程中提供了催化机制和信息，从而使蛋白质得以形成。ＲＮＡ是由数千个核苷酸的单元组成的长链状聚合物，每个核苷酸包含磷酸、核糖（一种五碳糖）、碱基（有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶４种）３部分。目前还没有发现任何机制能满意地解释前生命ＲＮＡ是如何合成的，这种高度不可几的事件在前生命世界是如何自发形成的呢？回答是：它可能是一个偶然事件的产物，但作为多步骤的连续化学事件的过程，又排除了不可几事件的充分参与，形成生命的途径存在于那些在通常条件下一定要发生的反应中。同时，生命形成的早期过程非常快，在积累了构件、能量来源和催化剂的原始汤中，ＲＮＡ很快就生成了，只有快反应才能克服自发破坏的消磨。
现存的所有生物都起源于一个单一的生命形式，这是由于在生命形成时地球的物理和化学条件下，导致ＲＮＡ类分子产生的原始代谢必定沿着一条既定的可重现的化学道路进行，生命受到本身化学成分的严格限制，这是由决定性因素决定的。还有基于另外的化学成分，在另外的物理、化学条件下诞生，适合于另外环境的另类生命形式吗？所有的化学家都认为生命大分子不可能在碳骨架以外的结构上构建起来，连碳最近的亲属硅都不行，同时，水具有适于作为生命基质的独特性，没有别的液体具有类似的合适的物理特性，水还为含碳分子的构建提供了不可缺少的氢和氧成分，因而还难以设想有其他形式的生命存在。偶然性在ＲＮＡ世界的进化史中扮演着某种角色，但选择因素的不足使得最后的结果不大可能有什么不同。
所有的生物都按遗传的模板构建，这种遗传模板由基因组成，基因具有传递遗传信息和表达生物特性的功能，遗传模板在脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）分子中，它由４种不同的核苷酸构成，核苷酸序列就是遗传的信息。当遗传信息被表达时，ＤＮＡ被转录成ＲＮＡ，ＲＮＡ的化学成分和结构与ＤＮＡ相似，但功能更多，它既转录、催化表达ＤＮＡ信息，还为蛋白质编码，这一过程是在由大量ＲＮＡ和蛋白质构成的核糖体中进行的。蛋白质由２０种氨基酸构成。在某些病毒遗传信息的复制储存中，没有ＤＮＡ参与，蛋白质是由ＲＮＡ编码、复制酶催化合成的。某种ＲＮＡ的变种可以与氨基酸相互作用，将氨基酸连接于ＲＮＡ的核糖端，经进化最终产生了转移ＲＮＡ，从而迈开了蛋白质合成的第一步。构成蛋白质的２０种氨基酸除甘氨酸外，本可有左右两型方式存在，但却都以“左型”出现，这一生命起源的最奇怪现象，现已可由前面提到的“圆偏光”得到一种解释。当载有氨基酸的转移ＲＮＡ足够丰富，它们的相互作用，氨基酸之间的反应形成二肽、三肽，直至多肽链从而蛋白质的形成。随着遗传多样性的增加，众多的ＲＮＡ复制、剪接、翻译使原细胞世界变得复杂、混乱，进化使得从ＲＮＡ中分离出专司遗传复制的ＤＮＡ，ＤＮＡ与ＲＮＡ的不同之处，一是ＤＮＡ的核糖脱去了一个氧原子，二是尿嘧啶上面加了一个甲基。以ＲＮＡ为模板装配ＤＮＡ称为反转录，反之则称为转录，反转录可能先于转录发生，在将ＲＮＡ的信息存入ＤＮＡ的过程中它起了至关重要的作用。ＤＮＡ复制形成了新的遗传体系，它比ＲＮＡ复制的精确性高几万倍，ＲＮＡ则承担翻译为蛋白质的功能。
生物信息的传递基于化学的互补性，生命是由化学分子自我组装而成的，这种自我组装是由很多部件通过其间的化学互补性组成一个紧密结合的复杂结构，这种互补与机械的刚性互补不同，其互补的部分都发生了某种程度的变形以更好地相互适应而形成紧密的结合，其强度足以防止热振动将两个分子分开。碱基配对是生物学中化学互补性众多类似现象中的一种，生命的所有方面都需要分子间相互“辨认”，产生或结合、或排斥的关系。酶可以从高度复杂的混合物中“钓出”它们的底物使之发生催化反应，酶选择底物，底物也选择酶。细胞通过某些可以结合移植物表面特异性部位的表面分子，来辨认出移植的外源物而加以排斥。白细胞能识别入侵的微生物而将其吞噬。激素、药物、毒物及其他发挥生物效应的化学物质，都会与靶细胞上的受体分子起某种反应。生命在复制过程中会出现复制出错的偶然性和环境干扰性引起的突变，有利于生存和生殖的突变及中性突变会保留下来，不利的会被自然选择所剔除，这个过程开始发生于分子水平，然后发生于原细胞水平。生命的进化被大量基于互补性的化学决定机制和自然选择机制两种力量导向了ＤＮＡ－ＲＮＡ－蛋白质三位一体的体系，并主宰了整个生物圈。
生命诞生于天地的界面之间，受宇宙之灵气，集大地之精华，是宇宙演化１００多亿年后所形成的天地条件的产物。生命一经出现，便开始了适应环境而进化，生命显示了适应地球各种环境的强大生命力和增殖力，同时又在与环境交换物质的代谢过程中显示出了改变环境的持续而巨大的力量，有如无足轻重的滴水汇集成浩瀚大海而成为地球的主要景观一样，由渺小脆弱的生命个体汇集成的宏大顽强的生命整体，成了地球环境改变的巨大力量，它使地球环境适应生命而进化，形成生命与环境两种进化相互适应、相互推进的壮丽画卷。