Мислитель підходив до дослідження простору — часу як до явища, котре має будову, тобто структуру, підкреслюючи, що це явище не тільки структурно, а й фізично володіє різними станами. Він наполягав на значних відмінностях, які існують між часом, що вимірюється всередині живих організмів, і часом «косної» (неживої") матерії. Позаяк існує різниця симетрії простору в просторі — часі живої та «косної» речовини, необхідно розрізняти і відокремлювати час життя від планетного часу.
Упродовж десятків років учений досліджував роль людини в перебудові поверхні Землі. Вивчаючи мінералогію, він зацікавився масштабами технічної діяльності людства в царині видобування з надр Землі різних мінералів і руд, їх переробки, отримання людиною нових, невідомих у природі в самородному вигляді, металів і хімічних сполук. Він дійшов висновку, що масштаби людської діяльності зростають і їх можна порівняти з масштабами природних геологічних явищ. Уже в ранніх працях В. І. Вернадський писав, що технічна діяльність людства являє собою процес, накладений на природні процеси, тому він чужий їм і протиприродний. У пізніших працях мислитель стверджував, що еволюційна поява людини і розвиток наукової думки — це також природний процес, як усе в навколишньому світі. А звідси — його висновок про те, що наукова думка людства має розвиватися відповідно до законів природи, а не протиставляючи себе їм. Мислитель наполягав на нерозривності зв'язку людини з живою речовиною планети, з сукупністю організмів, які водночас існують з ним чи існували до нього, і, насамперед, — походженням. «Хоч як далеко занурювалися б ми в минуле, — писав він, — можемо бути певними, що стрінемо в ньому живі покоління, поза сумнівом генетичне зв'язані одне з одним».
Водночас він поділяв принцип флорентійського натураліста Ф. Реді (1626 — 1698), який твердив, що будь-який живий організм походить від іншого живого організму. А тому Вернадський не погоджувався з твердженням, начебто живий організм зародився в земній корі завдяки самочинним змінам «косної» матерії.
Біосфера включає не тільки область життя (біогеосферу, фітогеосферу, геомериду, вітасферу), але і інші структури Землі, генетично пов'язані з живою речовиною. По Вернадському, речовина біосфери складається з семи різноманітних, але геологічно взаємозв'язаних частин: жива речовина; біогенна речовина; відсталаречовина; біовідстала речовина; радіоактивна речовина; розсіяні атоми; речовина космічногопоходження. У межах біосфери скрізь зустрічається або жива речовина, або сліди її біогеохімічної діяльності. Гази атмосфери (кисень, азот, вуглекислота), природні води, так само як і каустобіоліти (нафти, вугілля), вапняки, глини і їх метаморфичні похідні (сланці, мрамори, граніти і ін.) в своїй основі створені живою речовиною планети. Шари земної кори, позбавлені в наш час живої речовини, Вернадський відносив до області "минулої біосфери". Біосфера мозаїчна по структурі і складу, відображаючи геохімічну і геофізичну неоднорідність лиця Землі (океани, озера, гори, рівнини і т. д.) і нерівномірність в розподілі живої речовини по планеті як в минулих епохи, так і у наш час. Максимальний зміст живої речовини гідросфери приурочений до мілини, мінімальне, - до глибинних акваторій (абіссаль); на суші ця нерівномірність виявляється у мозаїці биогеоценотичного покриву (ліси, болота, степи, пустелі і ін.) з мінімумом щільності живої речовини у высокогір'ях, пустелях і полярних областях.
В ученні про біосферу виділяють слідуючі основні аспекти: енергетичний, освітлюючий зв'язок біосферно-планетарних явищ з космічними випромінюваннями (у осн. сонячними) і радіоактивними процесами в земних надрах; біогеохімічний, такий, що відображає роль живої речовини в розподілі і поведінці атомів (точніше за них ізотопів) у біосфері і її структурах; інформаційний, такий, що вивчає принципи організації і управління, здійснювані в живій природі у зв'язку з дослідженням впливу живої речовини на структуру і склад біосфери; просторово-часовий, освітлюючий формування і еволюцію різних структур біосфери у геологічному часу у зв'язку з особливостями просторово-часової організованості живої речовини в біосфері (проблеми симетрії і ін.) та інші.
У 1944 р. В. І. Вернадський написав знамениту статтю «Декілька слів про ноосферу». Термін «ноосфера» було запропоновано Е. Леруа 1927 р. Розглянувши закономірності еволюції життя, Е. Леруа дійшов висновку, що в людині біологічна еволюція себе вичерпала. Подальша еволюція живого на нашій планеті, за його твердженням, здійснюватиметься тільки духовними засобами: індукція, суспільство, мова, розум і т. д. І це буде ноосфера, яка заступить біосферу. Під ноосферою Е. Леруа розумів закономірний етап розвитку органічного світу, коли домінуюча роль в еволюції належатиме духовній творчості людини та продуктові її праці. І в цьому його погляди відрізнялись від уявлень Тейяра де Шардена, який розглядав ноосферу як такий собі мислячий пласт, що поступово розгортається зі світу тварин і рослин і приходить на останньому етапі психогенезу до усвідомлення тотожності всього сущого з точкою «Омега» — божеством .
За В. І. Вернадським, поняття «ноосфера — останній з багатьох етапів еволюції біосфери в геологічний історії — етап наших днів. Перебіг цього процесу тільки починає нам прояснюватися з вивчення її геологічного минулого у деяких своїх аспектах... Ноосфера — нове геологічне явище на нашій планеті. У ній людина вперше стає величезною геологічною силою. Вона може й повинна перебудувати своєю працею і думкою царину свого життя, перебудувати докорінно порівняно з тим, що було раніше».
Вернадський підкреслював, що людство фізично являє собою надзвичайно малу масу речовини планети, але міць його пов'язана не з його матерією, а з роботою його свідомості, з його розумом і спрямованою цим розумом працею. Ноосферу Вернадський розумів як природне тіло, компонентами якого будуть літосфера, гідросфера, атмосфера та органічний світ, перетворений розумною діяльністю людини.
Вчений був переконаний у закономірному характері виникнення ноосфери: «Вибух наукової думки у XXст. підготовлений усім минулим біосфери і має глибокі корені в її будові. Він не може зупинитися і піти назад. Він може хіба що сповільнитись у своєму темпі... Біосфера неминуче перейде так чи інакше, рано чи пізно, в ноосферу»
Водночас В. І. Вернадський добре розумів, що людство знаходиться лише на підступах до ноосфери. Він неодноразово зазначав, що посилений вплив людини на біосферу призводить до зниження багатьох видів, до зміни кількісних співвідношень між іншими видами. Природні екосистеми замінюються культурними, а в тих, що залишилися, перебудовуються біотичні зв'язки, спрощується структура трофічних ланцюгів. Але фактори органічної еволюції не перестають діяти, а проявляються на кожній території, де існує людина. При цьому процеси боротьби за існування і природного відбору набирають специфічних рис у культурних екосистемах. Та особливо великі зміни відбуваються в масштабі всієї планети, що характерно для нинішнього етапу розвитку біосфери наприкінці XXст.
В працях Вернадського вказаний ряд конкретних умов, необхідних для становлення та існування ноосфери. Це наступні умови:
■ заселення людиною всієї планети;
■ різке вдосконалення засобів зв"язку та обміну інформацією між країнами;
■ посилення зв"зків, у тому числі політичних, між всіма країнами Землі;
■ початок переважання геологічної ролі людини над іншими геологічними процесами, які протікають в біосфері;
■ розширення меж біосфери та вихід в космос;
■ відкриття нових джерел енергії;
■ рівність людей усіх рас та релігій;
■ збільшення ролі народних мас у вирішенні питань
зовнішньої та внутрішньої політики;
■ свобода наукової думки та наукового пошуку від
тиску релігійних, філософських та політичних
побудов та створення в державі умов, сприятливих
для вільної наукової думки;
■ продумана система народної освіти та підйом рівня
життя людства. Створення реальної можливості не
допустити недоїдання та голоду, злиднів та суттєво
послабити хвороби;
■ розумне вдосконалення первинної природи Землі з
метою зробити її здатною задовольнити усі
матеріальні, естетичні та духовні потреби кількісно
зростаючого людства;
■ виключення війн з життя суспільства.
На сьогодні ми маємо змогу спостерігати більшість з вищенаведених ознак. Проте, наприклад, така умова як виключення війн, яку Вернадський вважав надзвичайно важливою для створення та існування ноосфери, не виконана; і досі не ясно, чи зможе бути виконана.
Неточність у визначенні поняття "ноосфера", часу її виникнення й ототожнення її з окремо взятою подією призвели до істотних відхилень у тлумаченні цього глобального феномена. Терміном ноосфера називали все те, що стосувалось розуму, розумової діяльності людини, носія розуму, охопленої ним сфери і навіть, суспільно-політичної формації.
Ю. П. Трусов (1968) вважав ноосферу особливим структурним елементом космосу, виділеним за ознакою соціального охоплення природи, і пов'язаним з іншими структурними елементами природи, який просторово, матеріально і енергетично взаємодіє і перехрещується з цими елементами (зокрема з літосферою і гідросферою), але логічно різко від них відрізняється.