Gaia teorija je znanstvena hipoteza koja je nastala od dr. Jamesa Lovelocka 1960-ih. Lovelock tvrdi da su Zemlja i njezin fizički sastav, kao što su njezina geološka i kemijska svojstva, vezani za svjetske ekosustave i da njihov koegzistencija utječe, ako ne i u potpunosti upravlja, geološke, kemijske i biološke okolnosti, uključujući klimu, zemlja. Mnogi teoriju Gaje uspoređuju sa shvaćanjem zemlje kao jednog organizma. Izvorno nazvana Gaia hipoteza, Lovelockova ideja je od tada nazvana Gaia teorija, zbog svoje sposobnosti da pomogne predvidjeti neka od ponašanja Zemlje.
Znanstvenici znaju da je većina zemaljskih procesa složena i da međusobno djeluju. Lovelock tvrdi da svi zemaljski ekosustavi međusobno djeluju, a svaki od njih čini vitalnu komponentu zemljine strukture i regulira zemlju. To je, tvrdi Lovelock, način na koji mnogi različiti procesi na Zemlji, bilo biološki, geološki, kemijski ili klimatski, ostaju stabilni.
Svaki proces postoji i sam po sebi, u odnosu na druge procese i u odnosu na Zemlju u cjelini. Na primjer, vodik bi nestao iz Zemljine atmosfere da nije bilo određenih biološki proizvedenih plinova, poput metana. Da nije bilo nekih živih organizama, količina ugljičnog dioksida u atmosferi povećala bi se na otprilike 30 puta veću od sadašnje razine, što bi izazvalo veći efekt staklenika, povećalo temperaturu Zemljine atmosfere, kao i promijenilo njezin kemijski sastav. i čineći zemlju mnogo manje pogodnom za žive organizme.
Lovelock tvrdi da gotovo stalna površinska temperatura Zemlje podupire Gaia teoriju na drugi način. Sunčeva se energija povećala za 30% otkako je život prvi put počeo, što je također trebalo povećati temperaturu Zemljine atmosfere i promijeniti njezin kemijski sastav. Jedini glavni nebiološki izvor ugljičnog dioksida potrebnog za efekt staklenika, fenomen koji značajno pridonosi Zemljinoj temperaturi, je vulkanska aktivnost, koja je nepredvidljiva, sporadična i nesposobna za samoregulaciju.
Kemijski sastav Zemljine atmosfere trebao bi, sa stajališta kemije, biti nestabilan i u fluktuaciji. Kisik bi se trebao kombinirati s brojnim drugim plinovima, dok bi metan bio nestabilan i trebao bi izgarati u takvom okruženju bogatom kisikom. Lovelock postulira da se samo kroz regulaciju živih organizama svi zemaljski procesi mogu nastaviti i ostati tako konstantni.