Era paleozoiczna rozpoczyna się po okresie przedkambryjskim około 297 milionów lat temu, a kończy wraz z początkiem okresu mezozoicznego około 250 milionów lat temu. Każda większa era w Internecie Geologiczna skala czasu został dalej podzielony na okresy, które są określone przez rodzaj życia, który ewoluował w tym czasie. Czasami okresy kończą się, gdy: masowe wymieranie zniszczy większość ówczesnych żyjących gatunków na Ziemi. Po zakończeniu czasu przedkambryjskiego nastąpiła duża i stosunkowo szybka ewolucja gatunków, zaludniających Ziemię wieloma różnorodnymi i interesującymi formami życia w erze paleozoicznej.
Pierwszy okres w erze paleozoicznej jest znany jako okres kambryjski. Wielu przodków tego gatunku, którzy ewoluowali w to, co wiemy dzisiaj, po raz pierwszy powstało podczas eksplozji kambryjskiej na początku tysiącleci tego okresu. Mimo że ta „eksplozja” życia trwała miliony lat, jest to stosunkowo krótki czas w porównaniu z całą historią Ziemi.
W tym czasie istniało kilka kontynentów, które były inne niż te, które znamy dzisiaj, a wszystkie z tych lądów były skulone na południowej półkuli Ziemi. To pozostawiło bardzo duże połacie oceanu, w których życie morskie mogło się rozwijać i różnicować w dość szybkim tempie. Ta szybka specjacja doprowadziła do poziomu różnorodności genetycznej gatunków, którego nigdy wcześniej nie widziano w historii życia na Ziemi.
Prawie całe życie znaleziono w oceanach w okresie kambryjskim: jeśli w ogóle było życie na lądzie, ograniczało się to do jednokomórkowych mikroorganizmów. Skamieliny datowane na kambryjskie zostały odnalezione na całym świecie, chociaż istnieją trzy duże obszary zwane złożami kopalnymi, na których znaleziono większość skamielin. Te złoża kopalne znajdują się w Kanadzie, Grenlandii i Chinach. Zidentyfikowano wiele dużych mięsożernych skorupiaków, podobnych do krewetek i krabów.
Po okresie kambryjskim nastąpił okres ordowiku. Drugi okres ery paleozoicznej trwał około 44 milionów lat i obserwowano coraz większe zróżnicowanie życia wodnego. Duże drapieżniki podobne do mięczaków żerowały na mniejszych zwierzętach na dnie oceanu.
W okresie ordowiku wiele i dość szybko zmiany środowiskowe wystąpił. Lodowce zaczęły wypływać z biegunów na kontynenty, w wyniku czego poziom oceanów znacznie spadł. Połączenie zmiany temperatury i utraty wody oceanicznej spowodowało masowe wyginięcie, które oznaczało koniec tego okresu. Około 75% wszystkich gatunków żyjących w tym czasie wymarło.
Po masowym wyginięciu pod koniec okresu ordowiku różnorodność życia na Ziemi musiała wrócić do poprzedniego stanu. Jedną z głównych zmian w układzie Ziemi było to, że kontynenty zaczęły się łączyć, tworząc nawet więcej nieprzerwanej przestrzeni w oceanach, aby życie morskie żyło i rozwijało się wraz z ich ewolucją i urozmaicony. Zwierzęta były w stanie pływać i karmić się bliżej powierzchni niż kiedykolwiek wcześniej w historii życia na Ziemi.
Dominowało wiele różnych rodzajów bezszczękowych ryb, a nawet pierwsza ryba z płetwami z promieniami. Podczas gdy na ziemi wciąż brakowało życia poza bakteriami jednokomórkowymi, różnorodność zaczęła się odradzać. Poziomy tlenu w atmosferze znajdowały się również prawie na naszych współczesnych poziomach, dlatego przygotowywano scenę dla większej liczby gatunków, a nawet gatunków lądowych. Pod koniec okresu syluru na kontynentach można było zobaczyć niektóre typy roślin lądowych naczyń krwionośnych, a także pierwsze zwierzęta, stawonogi.
Dywersyfikacja była szybka i powszechna w okresie dewonu. Rośliny lądowe stały się bardziej powszechne i obejmowały paprocie, mchy, a nawet sadzone rośliny. Korzenie tych wczesnych roślin lądowych pomogły w tworzeniu zwietrzałej skały w glebie, co stworzyło jeszcze więcej okazji do zapuszczenia korzeni i wzrostu roślin na lądzie. Wiele owadów zaczęło być także obserwowanych w okresie dewonu. Pod koniec płazy dotarły na ląd. Ponieważ kontynenty zbliżały się jeszcze bliżej siebie, nowe zwierzęta lądowe mogły z łatwością rozprzestrzeniać się i znaleźć niszę.
Tymczasem w oceanach bezszczękowe ryby przystosowały się i ewoluowały, aby mieć szczęki i łuski jak współczesne ryby, które znamy dzisiaj. Niestety okres dewonu zakończył się, gdy duże meteoryty uderzyły w Ziemię. Uważa się, że uderzenie tych meteorytów spowodowało masowe wymieranie, które zniszczyło prawie 75% ewoluujących gatunków zwierząt wodnych.
Okres karboński był czasem, w którym różnorodność gatunków po raz kolejny musiała odbudować się po poprzednim masowym wyginięciu. Ponieważ masowe wymieranie okresu dewonu ograniczało się głównie do oceanów, rośliny lądowe i zwierzęta nadal kwitły i ewoluowały w szybkim tempie. Płazy przystosowały się jeszcze bardziej i podzieliły się na wczesnych przodków gadów. Kontynenty wciąż się zbliżały, a ziemie najbardziej wysunięte na południe ponownie zostały pokryte lodowcami. Były jednak również klimaty tropikalne, w których rośliny lądowe rosły duże i bujne i ewoluowały w wiele unikalnych gatunków. Te rośliny na podmokłych bagnach rozpadają się na węgiel, którego używamy obecnie w naszych czasach na paliwa i inne cele.
Jeśli chodzi o życie w oceanach, tempo ewolucji wydaje się być znacznie wolniejsze niż wcześniej. Podczas gdy gatunki, którym udało się przetrwać ostatnie masowe wymieranie, nadal rosły i rozgałęziały się w nowe, podobne gatunki, wiele gatunków zwierząt, które zaginęły z powodu wyginięcia, nigdy nie powróciło.
Wreszcie, w okresie permu wszystkie kontynenty na Ziemi zjednoczyły się całkowicie, tworząc superkontynent znany jako Pangea. Na początku tego okresu życie ewoluowało i powstawały nowe gatunki. Gady zostały w pełni uformowane, a nawet podzieliły się na gałęzie, które ostatecznie dały początek ssakom w erze mezozoicznej. Ryby z oceanów morskich również przystosowały się do życia w kieszeniach słodkowodnych na całym kontynencie Pangea, dając początek słodkowodnym zwierzętom wodnym.
Niestety ten czas różnorodności gatunków dobiegł końca, częściowo dzięki mnóstwu wulkanów eksplozje, które wyczerpały tlen i wpłynęły na klimat, blokując światło słoneczne i pozwalając na to dużym lodowcom przejąć. To wszystko doprowadziło do największego masowego wymierania w historii Ziemi. Uważa się, że 96% wszystkich gatunków zostało całkowicie wymazanych, a era paleozoiku dobiegła końca.