Paleozojska era započinje nakon predkambrijske prije oko 297 milijuna godina i završava početkom mezozojskog razdoblja prije oko 250 milijuna godina. Svako veće razdoblje na Geološka vremenska skala dalje je raščlanjena na razdoblja koja su definirana vrstom života koja se razvijala tijekom tog razdoblja. Ponekad bi se razdoblja završila kad masovno izumiranje izbrisala bi većinu svih tadašnjih živih vrsta na Zemlji. Nakon završetka pretkambrijskog vremena, dogodio se velik i relativno brz razvoj vrsta koji su naselili Zemlju mnogim raznolikim i zanimljivim oblicima života tijekom paleozojske ere.
Prvo razdoblje u paleozojskoj eri poznato je kao kambrijsko razdoblje. Mnogi preci tih vrsta koje su evoluirale u ono što znamo danas prvi put su nastale tijekom Kambrijske eksplozije u ranim tisućljećima ovog razdoblja. Iako je ovoj „eksploziji“ života bilo potrebno milijunima godina, to je relativno kratko vrijeme u usporedbi s čitavom zemaljskom poviješću.
U to je vrijeme postojalo nekoliko kontinenata koji su bili različiti od onih koje danas poznajemo, a sve te kopnene mase zgrčile su se na južnoj hemisferi Zemlje. To je ostavilo vrlo velika prostranstva oceana gdje bi morski život mogao napredovati i razlikovati se pomalo brzim tempom. Ova brza specifikacija dovela je do razine genetske raznolikosti vrsta koja nikada ranije u povijesti života na Zemlji nije viđena.
Gotovo cijeli život pronađen je u oceanima tijekom kambrijskog razdoblja: Ako je uopće bilo života na kopnu, bio je ograničen na jednostanične mikroorganizme. Fosili datirani kambrijom pronađeni su u cijelom svijetu, iako postoje tri velika područja koja se nazivaju fosilna korita gdje je većina tih fosila. Ti fosili nalaze se u Kanadi, Grenlandu i Kini. Identificirani su mnogi krupni mesožderi, slični kozicama i rakovima.
Nakon kambrijskog razdoblja uslijedilo je razdoblje ordovičara. Ovo drugo razdoblje paleozojske ere trajalo je oko 44 milijuna godina i sve je više diverzifikacije vodenog života. Veliki grabežljivci slični mekušcima blagovali su na manjim životinjama na dnu oceana.
Tijekom Ordovicijskog razdoblja, višestruko i prilično brzo promjene u okolišu dogodila. Glečeri su se počeli iseljavati sa stupova na kontinente i kao rezultat toga su se oceanske razine značajno smanjile. Kombinacija promjene temperature i gubitka vode oceana rezultirala je masovnim izumiranjem koje je označilo kraj razdoblja. Oko 75% svih živih vrsta u to vrijeme je izumrlo.
Nakon masovnog izumiranja na kraju Ordovicijskog razdoblja, raznolikost života na Zemlji bila je potrebna da se popravi. Jedna velika promjena u rasporedu Zemlje bila je ta što su se kontinenti počeli stapati zajedno, stvarajući jednolike više neprekidnog prostora u oceanima za morski život koji će živjeti i napredovati kako su se razvijali i raznolika. Životinje su mogle plivati i hraniti se bliže površini nego ikad prije u povijesti života na Zemlji.
Prevladavale su mnoge vrste riba bez čeljusti, pa čak i prve peraje ribe. Dok je životu na kopnu još nedostajalo bakterija s jednoćelijama, raznolikost je počela ponovno uspostavljati. Razina kisika atmosfera je bila gotovo i na našim modernim razinama, pa je bila postavljena pozornica za početak pojavljivanja više vrsta, pa čak i kopnenih vrsta. Pred kraj silijskog razdoblja na kontinentima su viđene neke vrste vaskularnih kopnenih biljaka kao i prve životinje, člankonožaci.
Raznolikost je bila brza i raširena tijekom devonskog razdoblja. Kopnene biljke postale su češće i uključivale su paprati, mahovine, pa čak i sjeme biljaka. Korijen ovih biljaka u ranoj zemlji pomogao je da se izmorena stijena unese u tlo, što je stvorilo još više prilika da se biljke ukorijene i rastu na zemlji. Mnogo insekata počele su se viđati i tijekom devonskog razdoblja. Pred kraj, vodozemci su se uputili na kopno. Budući da su se kontinenti još više približavali, nove kopnene životinje mogle su se lako raširiti i pronaći nišu.
U međuvremenu, unatrag u oceanima, ribe bez čeljusti prilagodile su se i evoluirale kako bi imale čeljusti i ljuske poput modernih riba koje danas poznajemo. Nažalost, devonsko razdoblje je završilo kada su veliki meteoriti pogodili Zemlju. Vjeruje se da je utjecaj ovih meteorita uzrokovao masovno izumiranje koje je odnijelo gotovo 75% vodenih životinjskih vrsta koje su evoluirale.
Karboniferno razdoblje bilo je vrijeme u kojem se raznolikost vrsta opet morala obnoviti od prethodnog masovnog izumiranja. Budući da je masovno izumiranje Devonskog razdoblja uglavnom bilo ograničeno oceanima, kopnene biljke i životinje nastavile su napredovati i razvijati se brzim tempom. Vodozemci su se još više prilagodili i odvojili se od ranih predaka gmazova. Kontinenti su se još uvijek okupljali, a najjužnije zemlje još su jednom prekrili ledenjaci. Međutim, postojala je i tropska klima gdje su kopnene biljke postale velike i bujne i razvile se u mnoge jedinstvene vrste. Ove biljke u močvarnim močvarama one bi koje bi propadale u ugljen koji danas koristimo u naše moderno doba za goriva i druge svrhe.
Što se tiče života u oceanima, stopa evolucije čini se da je znatno sporija nego puta prije. Dok su vrste koje su uspjele preživjeti posljednje masovno izumiranje nastavile rasti i odvajati se u nove slične vrste, mnoge vrste životinja koje su izgubljene izumiranjem nikada se nisu vratile.
Konačno, u Permskom razdoblju svi su se kontinenti na Zemlji potpuno spojili i tvorili superkontinent poznat kao Pangea. Tijekom ranih dijelova ovog razdoblja život se nastavio razvijati i pojavile su se nove vrste. Gmazovi su u potpunosti formirani i čak su se odvojili u granu koja bi na kraju mogla roditi sisavce u mezozojskoj eri. Ribe iz slanih voda oceana također su se prilagodile tako da mogu živjeti u slatkovodnim džepovima na cijelom kontinentu Pangea, rađajući slatkovodne vodene životinje.
Nažalost, ovom se vremenu raznolikosti vrsta završilo, dijelom zahvaljujući mnoštvu vulkana eksplozije koje su osiromašile kisik i utjecale na klimu blokirajući sunčevu svjetlost i omogućavajući velikim ledenjacima preuzeti. Sve je to dovelo do najvećeg masovnog izumiranja u povijesti Zemlje. Vjeruje se da je 96% svih vrsta potpuno obrisano i paleozojska doba je završila.