L'era paleozoica inizia dopo il pre-cambriano circa 297 milioni di anni fa e termina con l'inizio del periodo mesozoico circa 250 milioni di anni fa. Ogni era importante sul Scala temporale geologica è stato ulteriormente suddiviso in periodi che sono definiti dal tipo di vita che si è evoluto in quel lasso di tempo. A volte, i periodi terminano quando a estinzione di massa spazzerebbe via la maggior parte di tutte le specie viventi sulla Terra in quel momento. Dopo la fine del Tempo Precambriano, durante l'era paleozoica si verificò una grande e relativamente rapida evoluzione delle specie che popolava la Terra con molte forme diverse e interessanti di vita.
Il primo periodo nell'era paleozoica è noto come periodo cambriano. Molti degli antenati della specie che si sono evoluti in ciò che sappiamo oggi sono nati per la prima volta durante l'esplosione cambriana nei primi millenni di questo periodo. Anche se questa "esplosione" della vita ha avuto luogo milioni di anni, è un periodo di tempo relativamente breve rispetto all'intera storia della Terra.
A quel tempo, c'erano diversi continenti che erano diversi da quelli che conosciamo oggi, e tutte quelle terre emerse erano rannicchiate nell'emisfero meridionale della Terra. Ciò ha lasciato estese distese oceaniche dove la vita marina potrebbe prosperare e differenziarsi ad un ritmo piuttosto rapido. Questa rapida speciazione ha portato a un livello di diversità genetica delle specie che non era mai stato visto prima nella storia della vita sulla Terra.
Quasi tutta la vita è stata trovata negli oceani durante il periodo Cambriano: se esisteva una vita terrestre, era limitata ai microrganismi unicellulari. Fossili datati al Cambriano sono stati trovati in tutto il mondo, anche se ci sono tre grandi aree chiamate letti fossili in cui è stata trovata la maggior parte di questi fossili. Quei letti fossili sono in Canada, Groenlandia e Cina. Sono stati identificati molti grandi crostacei carnivori, simili a gamberi e granchi.
Dopo il periodo Cambriano arrivò il periodo Ordoviciano. Questo secondo periodo dell'era paleozoica è durato circa 44 milioni di anni e ha visto una sempre più diversificazione della vita acquatica. Grandi predatori simili ai molluschi banchettavano con animali più piccoli sul fondo dell'oceano.
Durante il periodo Ordoviciano, multiplo e abbastanza rapido cambiamenti ambientali si è verificato. I ghiacciai hanno iniziato a spostarsi dai poli verso i continenti e, di conseguenza, i livelli degli oceani sono diminuiti in modo significativo. La combinazione del cambiamento di temperatura e della perdita di acqua nell'oceano ha provocato un'estinzione di massa che ha segnato la fine del periodo. All'epoca circa il 75% di tutte le specie viventi si estinse.
Dopo l'estinzione di massa alla fine del periodo Ordoviciano, la diversità della vita sulla Terra aveva bisogno di risalire. Un grande cambiamento nella disposizione della Terra fu che i continenti iniziarono a fondersi insieme, creando anche più spazio ininterrotto negli oceani per far vivere e prosperare la vita marina mentre si evolvono e diversificato. Gli animali sono stati in grado di nuotare e nutrirsi più vicino alla superficie che mai nella storia della vita sulla Terra.
Erano prevalenti molti tipi diversi di pesce senza mascella e persino il primo pesce alettato con raggi. Mentre la vita sulla terra era ancora carente oltre i batteri monocellulari, la diversità stava cominciando a rimbalzare. Livelli di ossigeno anche nell'atmosfera erano quasi ai nostri livelli moderni, quindi si stava preparando il palcoscenico affinché iniziassero ad apparire più tipi di specie e persino specie terrestri. Verso la fine del periodo siluriano, alcuni tipi di piante terrestri vascolari, nonché i primi animali, gli artropodi, furono visti nei continenti.
La diversificazione fu rapida e diffusa durante il periodo Devoniano. Le piante terrestri divennero più comuni e includevano felci, muschi e persino piante seminate. Le radici di queste prime piante terrestri hanno contribuito a trasformare la roccia erosa nel terreno e ciò ha creato un'opportunità ancora maggiore per le piante di mettere radici e crescere sulla terra. Un sacco di insetti ha iniziato a essere visto anche durante il periodo Devoniano. Verso la fine, gli anfibi si fecero strada verso terra. Dato che i continenti si stavano avvicinando ancora di più, i nuovi animali terrestri potevano facilmente espandersi e trovare una nicchia.
Nel frattempo, negli oceani, i pesci senza mascella si erano adattati e si sono evoluti per avere mascelle e squame come il pesce moderno che conosciamo oggi. Sfortunatamente, il periodo Devoniano terminò quando grandi meteoriti colpirono la Terra. Si ritiene che l'impatto di questi meteoriti abbia causato un'estinzione di massa che ha eliminato quasi il 75% delle specie animali acquatiche che si erano evolute.
Il periodo carbonifero era un tempo in cui la diversità delle specie doveva nuovamente ricostruire da una precedente estinzione di massa. Poiché l'estinzione di massa del periodo devoniano era principalmente limitata agli oceani, le piante terrestri e gli animali continuarono a prosperare e ad evolversi a un ritmo rapido. Gli anfibi si adattarono ancora di più e si divisero nei primi antenati dei rettili. I continenti si stavano ancora riunendo e le terre più meridionali erano nuovamente coperte dai ghiacciai. Tuttavia, c'erano anche climi tropicali dove le piante terrestri crescevano grandi e rigogliose e si evolvevano in molte specie uniche. Queste piante nelle paludi paludose sono quelle che decadono nel carbone che ora usiamo nei nostri tempi moderni per combustibili e altri scopi.
Per quanto riguarda la vita negli oceani, il tasso di evoluzione sembra essere stato notevolmente più lento rispetto alle volte precedenti. Mentre le specie che sono riuscite a sopravvivere all'ultima estinzione di massa hanno continuato a crescere e ramificarsi in nuove specie simili, molti dei tipi di animali che sono stati persi all'estinzione non sono mai tornati.
Alla fine, nel periodo Permiano, tutti i continenti sulla Terra si unirono completamente per formare il supercontinente noto come Pangaea. Durante le prime parti di questo periodo, la vita ha continuato ad evolversi e sono nate nuove specie. I rettili si sono completamente formati e si sono persino separati in un ramo che alla fine avrebbe dato origine ai mammiferi nell'era mesozoica. Anche i pesci degli oceani di acqua salata si sono adattati per poter vivere nelle tasche di acqua dolce in tutto il continente di Pangea dando vita ad animali acquatici d'acqua dolce.
Sfortunatamente, questo periodo di diversità delle specie si è concluso, grazie in parte a una pletora di vulcanici esplosioni che hanno esaurito l'ossigeno e influenzato il clima bloccando la luce solare e permettendo ai grandi ghiacciai di farlo rilevare. Tutto ciò ha portato alla più grande estinzione di massa nella storia della Terra. Si ritiene che il 96% di tutte le specie sia stato completamente spazzato via e che l'era paleozoica si concluse.