地球自轉和公轉的產生與太陽系的形成密切相關。太陽系最初是由所謂的原始星雲形成的，這是一個稀薄的氣體雲，大約50億年前，由於引力作用，氣體雲開始向中心收縮，最終形成了太陽。在太陽周圍的殘餘氣體逐漸形成一個旋轉的盤狀氣體層，隨著氣體、塵埃和岩石的收縮、碰撞、捕獲和積聚，逐漸形成了行星和其他太陽系天體。
在這個過程中，地球及其他行星繼承了原始星雲的角動量。角動量守恆意味著這些天體在收縮過程中轉速會越來越快，因此地球不僅自轉，而且也在圍繞太陽公轉。地球自轉的方向是自西向東，這導致了晝夜交替的現象。公轉則使地球沿著橢圓軌道移動，導致了季節變化和不同的晝夜長度。
此外，地球自轉和公轉的能量來源於宇宙大爆炸。隨著時間的推移，潮汐摩擦和其他天文現象導致地球自轉和公轉的速度逐漸減慢。