Era Paleozoică începe după precambriană acum aproximativ 297 de milioane de ani și se încheie cu începutul perioadei mezozoice în urmă cu aproximativ 250 de milioane de ani. Fiecare epocă importantă din Scala de timp geologică a fost în continuare defalcat în perioade care sunt definite de tipul de viață care a evoluat în acea perioadă de timp. Uneori, perioadele s-ar încheia când a extincție în masă ar șterge la acea vreme o majoritate a tuturor speciilor vii de pe Pământ. După ce s-a încheiat timpul precambrian, a avut loc o evoluție mare și relativ rapidă a speciilor care populează Pământul cu multe forme de viață diverse și interesante în timpul erei paleozoice.
Prima perioadă din era paleozoică este cunoscută sub denumirea de perioada cambriană. Mulți dintre strămoșii speciilor care au evoluat în ceea ce știm astăzi au apărut pentru prima dată în timpul exploziei cambriene din primele milenii ale acestei perioade. Chiar dacă această „explozie” a vieții a durat milioane de ani, aceasta este o perioadă relativ scurtă de timp în comparație cu întreaga istorie a Pământului.
În acest moment, existau mai multe continente care erau diferite decât cele pe care le cunoaștem astăzi, iar toate acele fâșii de pământ erau aglomerate în emisfera sudică a Pământului. Aceasta a lăsat întinderi foarte mari de ocean în care viața la mare ar putea prospera și se poate diferenția într-un ritm oarecum rapid. Această speculație rapidă a dus la un nivel de diversitate genetică a speciilor care nu a mai fost văzut niciodată în istoria vieții pe Pământ.
Aproape toată viața a fost găsită în oceane în perioada cambriană: Dacă a existat vreo viață pe pământ, a fost limitată la microorganisme unicelulare. Fosilii datati cambrian au fost gasiti in toata lumea, desi exista trei zone mari numite albe fosile unde s-au gasit majoritatea acestor fosile. Aceste paturi fosile se află în Canada, Groenlanda și China. Au fost identificate multe crustacee carnivore mari, similare cu creveții și crabiii.
După perioada cambriană a venit perioada ordoviciană. Această a doua perioadă a erei paleozoice a durat aproximativ 44 de milioane de ani și a cunoscut din ce în ce mai multă diversificare a vieții acvatice. Pradatori mari, similari cu moluștele, sărbătoresc pe animale mai mici de pe fundul oceanului.
În perioada Ordovicianului, multiplu și destul de rapid schimbări de mediu a avut loc. Ghețarii au început să iasă din stâlpi pe continente și, ca urmare, nivelurile oceanelor au scăzut semnificativ. Combinația dintre schimbarea de temperatură și pierderea apei din ocean a dus la o extincție în masă care a marcat sfârșitul perioadei. Aproximativ 75% din speciile vii din acel moment au dispărut.
După extincția în masă de la sfârșitul Perioadei Ordovician, diversitatea vieții de pe Pământ a avut nevoie pentru a-și face drumul înapoi. O schimbare majoră în amenajarea Pământului a fost aceea că continentele au început să se îmbine, creând echilibru spațiu mai neîntrerupt în oceane pentru ca viața marină să trăiască și să prospere, pe măsură ce acestea au evoluat și diversificat. Animalele au putut să înoate și să se hrănească mai aproape de suprafață ca niciodată în istoria vieții pe Pământ.
Foarte multe tipuri diferite de pești fără fălci și chiar primii pești finii cu raze erau predominante. În timp ce viața pe uscat lipsea încă dincolo de bacteriile unicelulare, diversitatea începea să se redreseze. Niveluri de oxigen în atmosferă s-au aflat și aproape la nivelurile noastre moderne, așa că s-a pregătit etapa pentru ca mai multe tipuri de specii și chiar specii terestre să înceapă să apară. Spre sfârșitul Perioadei Siluriene, pe continente au fost observate unele tipuri de plante vasculare, precum și primele animale, artropodele.
Diversificarea a fost rapidă și răspândită în perioada Devoniană. Plantele terestre au devenit mai frecvente și au inclus ferigi, mușchi și chiar plante însămânțate. Rădăcinile acestor plante de teren timpuriu au ajutat la transformarea stâncii în sol și asta a creat și mai mult o oportunitate pentru ca plantele să se înrădăcineze și să crească pe uscat. O mulțime de insecte au început să fie observate și în perioada Devoniană. Spre final, amfibienii s-au îndreptat spre pământ. Deoarece continentele se mișcau și mai aproape între ele, noile animale terestre puteau să se răspândească cu ușurință și să găsească o nișă.
Între timp, înapoi în oceane, peștele fără fălci s-a adaptat și a evoluat pentru a avea fălci și solzi precum peștele modern cu care suntem familiari. Din păcate, perioada Devoniană s-a încheiat când meteoriții mari au lovit Pământul. Se crede că impactul acestor meteoriti a provocat o extincție în masă care a preluat aproape 75% din speciile de animale acvatice care au evoluat.
Perioada carboniferă a fost o perioadă în care diversitatea speciilor a trebuit din nou să se reconstruiască dintr-o extincție în masă anterioară. Întrucât extincția în masă a Perioadei Devonian s-a limitat în mare parte la oceane, plantele și animalele terestre au continuat să prospere și să evolueze într-un ritm rapid. Amfibienii s-au adaptat și mai mult și s-au despărțit de strămoșii timpurii ai reptilelor. Continentele încă se reuneau, iar cele mai sudice terenuri erau acoperite din nou de ghețari. Cu toate acestea, au existat și clime tropicale, unde plantele terestre au crescut mari și luxuriante și au evoluat în multe specii unice. Aceste plante din mlaștinile mlăștinoase sunt cele care s-ar descompune în cărbunele pe care îl folosim acum în vremurile noastre moderne pentru combustibili și alte scopuri.
În ceea ce privește viața în oceane, rata evoluției pare a fi fost mult mai lentă decât ori de dinainte. În timp ce speciile care au reușit să supraviețuiască ultimei extincții în masă au continuat să crească și să se ramifice în specii noi, similare, multe dintre tipurile de animale pierdute la dispariție nu s-au mai întors.
În cele din urmă, în Permian, toate continentele de pe Pământ s-au reunit complet pentru a forma super-continentul cunoscut sub numele de Pangea. În primele părți ale acestei perioade, viața a continuat să evolueze și noi specii au apărut. Reptilele s-au format pe deplin și s-au despărțit chiar și într-o ramură care, în cele din urmă, ar da naștere mamiferelor în era mezozoică. Peștii din oceanele de apă sărată s-au adaptat, de asemenea, pentru a putea trăi în buzunarele de apă dulce pe tot continentul Pangea, dând naștere la animale acvatice cu apă dulce.
Din păcate, această perioadă a diversității speciilor s-a încheiat, grație în parte unei multitudini de vulcanice explozii care au epuizat oxigenul și au afectat clima blocând lumina soarelui și lăsând ghețarii mari preia. Toate acestea au dus la cea mai mare extincție în masă din istoria Pământului. Se crede că 96% din toate speciile au fost șterse complet și epoca paleozoică a ajuns la sfârșit.