Tương lai của Trái Đất về mặt sinh học và địa chất có thể được ngoại suy dựa trên việc ước lượng những tác động trong dài hạn của một số yếu tố, bao gồm thành phần hóa học của bề mặt Trái Đất, tốc độ nguội đi ở bên trong của nó, những tương tác trọng lực với các vật thể khác trong hệ Mặt Trời, và sự tăng dần lên trong độ sáng của Mặt Trời. Nhân tố bất định trong phép ngoại suy này là ảnh hưởng liên tục của những công nghệ mà loài người phát minh ra, chẳng hạn như kỹ thuật khí hậu,[2] có khả năng gây ra những thay đổi lớn tới Trái Đất.[3][4] Sự kiện tuyệt chủng Holocen đang diễn ra[5] là hậu quả của công nghệ[6] và những tác động của nó có thể kéo dài tới năm triệu năm.[7] Từ đó, công nghệ có khả năng sẽ dẫn đến sự tuyệt chủng của loài người, để hành tinh quay trở lại nhịp độ tiến hóa chậm hơn chỉ nhờ vào những quá trình tự nhiên diễn ra một cách lâu dài.[8][9]Giữa những khoảng thời gian dài tới hàng trăm triệu năm, các sự kiện vũ trụ ngẫu nhiên có khả năng đe dọa tới sinh quyển của Trái Đất trên quy mô toàn cầu và thậm chí gây tuyệt chủng hàng loạt. Chúng bao gồm những sự va chạm với sao chổi hoặc tiểu hành tinh có bán kính từ 5–10 km (3,1–6,2 dặm) trở lên, và một vụ nổ siêu tân tinh xảy ra trong vòng bán kính 100 năm ánh sáng tính từ Mặt Trời (được gọi là siêu tân tinh gần Trái Đất). Các sự kiện địa chất quy mô lớn khác thì dễ dự đoán hơn. Nếu bỏ qua tác động lâu dài của sự ấm lên toàn cầu, học thuyết Milankovitch dự đoán rằng Trái Đất sẽ tiếp tục trải qua các thời kỳ băng hà ít nhất là cho đến khi kỷ băng hà Đệ tứ kết thúc. Điều này là kết quả của độ lệch tâm quỹ đạo, độ nghiêng trục quay và tiến động của quỹ đạo Trái Đất. Trong chu kỳ biến đổi của các siêu lục địa (chu kì siêu lục địa) đang tiếp diễn, hoạt động kiến tạo mảng có khả năng sẽ tạo nên một siêu lục địa sau 250–350 triệu năm. Trong khoảng 1,5–4,5 tỉ năm tới, độ nghiêng trục quay của Trái Đất có thể sẽ bắt đầu thay đổi một cách hỗn loạn với độ chênh lệch lên tới 90° so với hiện tại. Ngoài những sự kiện vụ trụ ngẫu nhiên phi sự sống như thiên thạch, siêu tân tinh,... có khả năng đe dọa đến sự sống trên Trái Đất ra thì còn có một sự kiện vụ trụ khác liên quan đến sự sống đó là Trái Đất sẽ bị một dạng sự sống khác bên ngoài hành tinh xâm chiếm (mọi người thường hay gọi là người ngoài hành tinh) thông qua sự xuất hiện của một vài vật thể bay không xác định (UFO).Trong suốt 4 tỉ năm tới, độ sáng của Mặt Trời sẽ ngày càng tăng lên, làm gia tăng lượng phóng xạ Mặt Trời ảnh hưởng tới Trái Đất. Điều này đẩy nhanh tốc độ phong hóa của các khoáng vật silicat, làm giảm hàm lượng cacbon điôxít trong khí quyển. Trong vòng khoảng 600 triệu năm, hàm lượng CO
2 sẽ là không đủ để các thực vật C3 tiếp tục quang hợp. Mặc dù một số các thực vật khác sử dụng phương pháp cố định cacbon C4 vẫn có thể quang hợp với hàm lượng CO
2 thấp tới 10 phần triệu, trong dài hạn toàn bộ thực vật vẫn sẽ không thể sống sót. Sự tuyệt chủng của thực vật, thành phần chủ chốt trong chuỗi thức ăn trên Trái Đất, cũng sẽ làm cho hầu hết các loài động vật diệt vong.[10]Trong vòng 1,1 tỉ năm tới, mặt trời sẽ sáng hơn 10% so với hiện tại. Điều này khiến cho hiệu ứng nhà kính trong khí quyển Trái Đất không ngừng gia tăng và các đại dương sẽ dần bay hơi hết. Do đó, hoạt động kiến tạo mảng sẽ dừng lại và chu trình cacbon cũng chấm dứt theo.[11] Kết quả là Trái Đất sẽ mất đi từ trường và từ quyển, làm gia tăng tốc độ mất vật chất trong khí quyển vào không gian. Đến thời điểm đó, hầu hết hoặc tất cả sự sống trên Trái Đất sẽ không còn tồn tại.[12][13] Kết cục nhiều khả năng xảy ra nhất là Trái Đất sẽ bị Mặt Trời nuốt chửng vào khoảng 7,5 tỉ năm tới, khi nó đã trở thành một sao khổng lồ đỏ và nở rộng ra tới quỹ đạo Trái Đất.