A lo largo de intervalos de cientos de millones de años, los eventos celestes aleatorios representan un riesgo global para la biosfera, que puede provocar la extinción en masa. Estos incluyen impactos de cometas o asteroides con diámetros de 5–10 km (3.1–6.2 millas) o más, y la posibilidad de una explosión estelar masiva, llamada supernova, dentro de un radio de 100 años luz del Sol, llamada Supernova cercana a la Tierra. Otros eventos geológicos a gran escala son más predecibles. Si se ignoran los efectos a largo plazo del calentamiento global, el planeta continuará experimentando períodos glaciales al menos hasta que la glaciación cuaternaria llegue a su fin. Estos períodos son causados por variaciones en la excentricidad, inclinación axial y precesión de la órbita de la Tierra.
Como parte del ciclo actual del supercontinente, la tectónica de placas probablemente dará como resultado un supercontinente en 250-350 millones de años. En algún momento de los próximos 1.5 a 4.500 millones de años, la inclinación axial de la Tierra puede comenzar a sufrir variaciones caóticas, con cambios en la inclinación axial de hasta 90 °.
Durante los próximos cuatro mil millones de años, la luminosidad del Sol aumentará constantemente, dando como resultado un aumento de la radiación solar que llega a la Tierra. Esto dará como resultado una mayor tasa de meteorización de minerales de silicato, lo que causará una disminución en el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera. En unos 600 millones de años a partir de ahora, el nivel de CO2 caerá por debajo del nivel necesario para mantener la fotosíntesis de fijación de carbono C3 utilizada por los árboles. Algunas plantas usan el método de fijación de carbono C4, lo que les permite persistir a concentraciones de CO2 tan bajas como 10 partes por millón. Sin embargo, la tendencia a largo plazo es que la vida de las plantas muera por completo. La extinción de las plantas será la desaparición de casi toda la vida animal, ya que las plantas son la base de la cadena alimentaria en la Tierra.
En aproximadamente mil millones de años, la luminosidad solar será un 10% más alta que en la actualidad. Esto hará que la atmósfera se convierta en un “invernadero húmedo”, lo que provocará una evaporación descontrolada de los océanos. Como consecuencia probable, la tectónica de placas llegará a su fin, y con ellas el ciclo completo del carbono.
Después de este evento, en aproximadamente 2 a 3 mil millones de años, la dinamo magnética del planeta puede cesar, causando la descomposición de la magnetosfera y provocando una pérdida acelerada de volátiles de la atmósfera exterior. Dentro de cuatro mil millones de años, el aumento de la temperatura de la superficie de la Tierra causará un efecto invernadero desbocado, calentando la superficie lo suficiente como para derretirla. En ese punto, toda la vida en la Tierra se extinguirá.
El destino más probable del planeta es la absorción por el Sol en unos 7.500 millones de años, después de que la estrella haya entrado en la fase gigante roja y se haya expandido para cruzar la órbita actual del planeta.
