Чтобы определить верхнюю границу биосферы, необходимо изучить развитие жизни в атмосфере. Исследования учёных показали, что в капельках воды, находящихся в тропосфере и нижнем слое стратосферы, постоянно обитают некоторые виды микроорганизмов. Выше слоя наибольшей плотности озона (20−25 км) простирается пространство, куда жизнь проникает лишь случайно и нечасто и где организмы не размножаются.
Нижняя граница биосферы колеблется в более широких пределах и зависит от распределения суши и океана. В океанах жизнь достигает их дна и проникает в донные илы. По современным данным, в глубинах литосферы жизнь не распространяется дальше 3−4 км, максимум 6−7 км.