Du point de vue de leurs atmosphères, les planètes du Système Solaire peuvent être réparties en deux grandes classes. Les planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) possèdent des atmosphères épaisses – l'équivalent de plusieurs dizaines de masses terrestres – composées principalement d'hydrogène moléculaire, d'hélium, ainsi que de composés réducteurs tels que le méthane et l'ammoniac. Les planètes telluriques (Vénus, la Terre, Mars) présentent au contraire des atmosphères relativement fines par rapport à leur taille et composées d'éléments plus lourds (principalement CO2 et N2 pour Vénus et Mars, et N2 et O2 pour la Terre). Mercure, la plus interne des planètes telluriques, ne possède elle qu'une atmosphère extrêmement ténue.

Cette diversité s'explique par les conditions de formation du Système Solaire à partir de la « nébuleuse primitive ». De manière très schématique, la contraction sur lui-même d'un « nuage » proto-solaire contenant du gaz – principalement de l'hydrogène et de l'hélium – et des grains solides a conduit il y a 4,6 milliards d'années à la formation d'un disque en rotation dans lequel se formèrent d'une part une étoile centrale, et d'autre part les planètes, par accrétion progressive de grains, donnant peu à peu naissance à des « planétésimaux », puis à des planètes solides. Un point important est que la température au sein du disque proto-planétaire variait considérablement avec la distance à l'étoile. Près du Soleil, la température était suffisamment élevée pour que seuls des grains réfractaires (métaux, silicates) puissent exister sous forme solide. Plus loin, typiquement au-delà de 3 unités astronomiques (UA) du Soleil, les températures plus basses ont permis également à des grains glacés plus volatils (formés par la condensation d'espèces comme H2O, CO2, NH3…) d'exister. La masse de solides disponibles pour former des planètes était donc bien plus grande à l'extérieur qu'à l'intérieur du disque. Les modèles indiquent que des embryons de planètes ont pu se former au-delà de 5 UA et atteindre des masses d'environ 10 à 15 masses terrestres. A partir d'une telle masse, ces noyaux sont suffisamment massifs pour capter par attraction gravitationnelle le gaz de la nébuleuse planétaire environnante. Ceci explique pourquoi des planètes très massives avec de vastes atmosphères d'H2 et He ont été formées.