Первый этап эксперимента «Биосфера-2» стартовал, 26 сентября 1991 года. Он представляет собой сооружение, моделирующее замкнутую экологическую систему, построенное компанией «Space Biosphere Ventures» и миллиардером Эдвардом Бассом в пустыне Аризона. Цифра «2» в названии призвана подчеркнуть, что «Биосферой-1» является Земля.

Существует альтернативная версия по поводу «первой Biosphere» - именно так назывался американский павильон Biosphere на всемирной выставке Экспо-67, в свое время не менее известный, чем Атомиум.

В пользу этой версии говорит заметное внешнее сходство в конструкции Biosphere и Biosphere-2. Главной задачей «Биосферы-2» было выяснить, сможет ли человек жить и работать в замкнутой среде. В отдаленном будущем такие системы могут быть полезны и как автономные поселения в космосе, и в случае крайнего ухудшения условий жизни на Земле.

Лаборатория представляет собой сеть герметичных зданий общей площадью 1,5 га из легких материалов, разделенных на несколько независимых экосистем и покрытых стеклянным колпаком, пропускающим около 50% солнечного света. Внутреннее пространство разделено на 7 блоков, среди которых - тропический лес, миниатюрный океан с необычным химическим составом, пустыня, саванна и мангровый эстуарий. Гигантские «легкие» регулируют внутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному - это сводит к минимуму утечки воздуха.

Эксперимент был проведен в два этапа: первый с 26 сентября 1991 года по 26 сентября 1993 года и второй - с 6 марта по 6 сентября 1994 года. Восемь человек пробыли в «Биосфере-2» около двух лет, поддерживая связь с внешним миром только через компьютер. Вместе с ними туда же были доставлены 3 000 видов растений и животных.

Через пару недель одна из участниц эксперимента отрезала себе палец при работе на сельскохозяйственном оборудовании. Попытки пришить палец окончились неудачей, и участнице пришлось покинуть эксперимент.

Довольно быстро команда разбилась на две противоборствующие группы. Это сильно мешало нормальному ходу исследований. Даже спустя 20 лет группы избегают встреч. Внутри лаборатории росли деревья, трава и кустарники, что давали 46 видов растительной пищи, были пастбища коз, свинарники, курятники, в искусственных водоемах плавали рыбы и креветки.

Предполагалось, что комплекс будет функционировать автономно, так как налицо были все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, по расчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза, черви и микроорганизмы призваны были обеспечить переработку отходов.

Однако через несколько недель жизнь людей, живущих натуральным хозяйством, нарушилась. Микроорганизмы и насекомые стали размножаться в неожиданно больших количествах, вызывая непредвиденное потребление кислорода и уничтожение сельскохозяйственных культур. Обитатели проекта стали терять в весе и задыхаться. Ученым пришлось пойти на нарушение условий эксперимента и начать поставку внутрь кислорода и продуктов. Первый эксперимент закончился неудачей: люди сильно потеряли в весе, количество кислорода снизилось до 15%.