Η Παλαιοζωική Εποχή ξεκινά μετά την Προ-Καμπριανή περίπου 297 εκατομμύρια χρόνια πριν και τελειώνει με την έναρξη της Μεσοζωικής περιόδου περίπου 250 εκατομμύρια χρόνια πριν. Κάθε μεγάλη εποχή στο Γεωλογική κλίμακα χρόνου έχει κατανεμηθεί περαιτέρω σε περιόδους που καθορίζονται από τον τύπο της ζωής που εξελίχθηκε κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου. Μερικές φορές, οι περίοδοι τελειώνουν όταν ΜΑΖΙΚΗ εξαφανιση θα εξαλείψει την πλειοψηφία όλων των ζωντανών ειδών στη Γη εκείνη την εποχή. Μετά το τέλος του Προκαμπριακού Χρόνου, σημειώθηκε μια μεγάλη και σχετικά γρήγορη εξέλιξη ειδών που κατοικούν στη Γη με πολλές διαφορετικές και ενδιαφέρουσες μορφές ζωής κατά την Παλαιοζωική Εποχή.
Η πρώτη περίοδος στην εποχή της Παλαιοζωικής είναι γνωστή ως η περίοδος της Καμπρίας. Πολλοί από τους προγόνους των ειδών που έχουν εξελιχθεί σε αυτό που γνωρίζουμε σήμερα, πρωτοεμφανίστηκαν κατά την Έκρηξη της Καμπρίας στις αρχές της χιλιετίας αυτής της περιόδου. Παρόλο που αυτή η «έκρηξη» της ζωής χρειάστηκε εκατομμύρια χρόνια για να συμβεί, αυτό είναι ένα σχετικά μικρό χρονικό διάστημα σε σύγκριση με ολόκληρη την ιστορία της Γης.
Αυτή τη στιγμή, υπήρχαν αρκετές ηπείροι που ήταν διαφορετικές από αυτές που γνωρίζουμε σήμερα, και όλες αυτές οι χερσαίες μάζες συσσωρεύτηκαν στο νότιο ημισφαίριο της Γης. Αυτό άφησε πολύ μεγάλες εκτάσεις ωκεανού όπου η θαλάσσια ζωή θα μπορούσε να ευδοκιμήσει και να διαφοροποιηθεί με έναν κάπως γρήγορο ρυθμό. Αυτή η γρήγορη κερδοσκοπία οδήγησε σε ένα επίπεδο γενετικής ποικιλομορφίας ειδών που δεν είχε ξαναδεί στην ιστορία της ζωής στη Γη.
Σχεδόν όλη η ζωή βρέθηκε στους ωκεανούς κατά την περίοδο της Καμπρίας: Αν υπήρχε καθόλου ζωή στη γη, περιοριζόταν σε μονοκύτταρους μικροοργανισμούς. Απολιθώματα που χρονολογούνται στον Καμπριανό έχουν βρεθεί σε όλο τον κόσμο, αν και υπάρχουν τρεις μεγάλες περιοχές που ονομάζονται απολιθωμένα κρεβάτια όπου βρέθηκαν τα περισσότερα απολιθώματα. Αυτά τα ορυκτά κρεβάτια βρίσκονται στον Καναδά, τη Γροιλανδία και την Κίνα. Έχουν εντοπιστεί πολλά μεγάλα σαρκοφάγα καρκινοειδή, παρόμοια με τις γαρίδες και τα καβούρια.
Μετά την Καμπριανή περίοδο ήρθε η Ορδοβική περίοδος. Αυτή η δεύτερη περίοδος της Παλαιοζωικής Εποχής διήρκεσε περίπου 44 εκατομμύρια χρόνια και είδε όλο και περισσότερη διαφοροποίηση της υδρόβιας ζωής. Μεγάλα αρπακτικά παρόμοια με τα μαλάκια γιορτάστηκαν σε μικρότερα ζώα στον βυθό του ωκεανού.
Κατά τη διάρκεια της Ορδοβικής περιόδου, πολλαπλές και αρκετά γρήγορες περιβαλλοντικές αλλαγές συνέβη. Οι παγετώνες άρχισαν να απομακρύνονται από τους πόλους στις ηπείρους και, ως αποτέλεσμα, τα επίπεδα του ωκεανού μειώθηκαν σημαντικά. Ο συνδυασμός της αλλαγής θερμοκρασίας και της απώλειας του ωκεανού νερού οδήγησε σε μαζική εξαφάνιση που σηματοδότησε το τέλος της περιόδου. Περίπου το 75% όλων των ζωντανών ειδών τότε εξαφανίστηκε.
Μετά τη μαζική εξαφάνιση στο τέλος της περιόδου των Ορδοβικών, η ποικιλομορφία της ζωής στη Γη έπρεπε να λειτουργήσει ως αντίστροφη. Μια σημαντική αλλαγή στη διάταξη της Γης ήταν ότι οι ηπείροι άρχισαν να συγχωνεύονται, δημιουργώντας ομοιόμορφο περισσότερο αδιάλειπτος χώρος στους ωκεανούς για να ζει και να ευδοκιμεί η θαλάσσια ζωή καθώς εξελίσσονται και διαφοροποιημένη. Τα ζώα μπόρεσαν να κολυμπήσουν και να τρέφονται πιο κοντά στην επιφάνεια από ποτέ στην ιστορία της ζωής στη Γη.
Πολλοί διαφορετικοί τύποι ψαριών χωρίς γνάθο και ακόμη και τα πρώτα ψάρια με ακτίνες ήταν επικρατούσες. Ενώ η ζωή στη γη έλειπε πέρα από μονοκύτταρα βακτήρια, η ποικιλομορφία άρχισε να ανακάμπτει. Επίπεδα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα ήταν επίσης σχεδόν στα σύγχρονα επίπεδα μας, οπότε η σκηνή ήταν έτοιμη να αρχίσουν να εμφανίζονται περισσότεροι τύποι ειδών, ακόμη και είδη ξηράς. Προς το τέλος της Σιλουριανής περιόδου, εμφανίστηκαν κάποιες μορφές αγγειακών χερσαίων φυτών, καθώς και τα πρώτα ζώα, τα αρθρόποδα.
Η διαφοροποίηση ήταν ταχεία και ευρέως διαδεδομένη κατά τη διάρκεια της περιόδου Devonian. Τα φυτά της γης έγιναν πιο συνηθισμένα και περιελάμβαναν φτέρες, βρύα, ακόμη και φυτά. Οι ρίζες αυτών των πρώιμων χερσαίων φυτών βοήθησαν να κάνουν ξεπερασμένο βράχο στο έδαφος και αυτό δημιούργησε ακόμη περισσότερες ευκαιρίες για τα φυτά να ριζωθούν και να αναπτυχθούν στην ξηρά. Πολλά έντομα άρχισαν να φαίνονται και κατά τη διάρκεια της περιόδου της Ντέβον. Προς το τέλος, τα αμφίβια μπήκαν στο έδαφος. Δεδομένου ότι οι ηπείροι κινούνταν ακόμη πιο κοντά, τα νέα ζώα της ξηράς μπορούσαν εύκολα να εξαπλωθούν και να βρουν μια θέση.
Εν τω μεταξύ, πίσω στους ωκεανούς, τα ψάρια χωρίς γνάθο είχαν προσαρμοστεί και εξελιχθεί ώστε να έχουν σαγόνια και κλίμακες όπως τα σύγχρονα ψάρια που γνωρίζουμε σήμερα. Δυστυχώς, η περίοδος Devonian έληξε όταν οι μεγάλοι μετεωρίτες έπληξαν τη Γη. Πιστεύεται ότι ο αντίκτυπος από αυτούς τους μετεωρίτες προκάλεσε μαζική εξαφάνιση που έβγαλε σχεδόν το 75% των ειδών υδρόβιων ζώων που είχαν εξελιχθεί.
Η Carboniferous Περίοδος ήταν μια εποχή κατά την οποία η ποικιλομορφία των ειδών έπρεπε να ξαναχτιστεί από μια προηγούμενη μαζική εξαφάνιση. Δεδομένου ότι η μαζική εξαφάνιση της περιόδου της Devonian περιοριζόταν κυρίως στους ωκεανούς, τα χερσαία φυτά και τα ζώα συνέχισαν να ευδοκιμούν και να εξελίσσονται με γρήγορους ρυθμούς. Τα αμφίβια προσαρμόστηκαν ακόμη περισσότερο και χωρίστηκαν στους πρώτους προγόνους των ερπετών. Οι ήπειροι ενώνονταν ακόμη και τα νοτιότερα εδάφη καλύφθηκαν για άλλη μια φορά από παγετώνες. Ωστόσο, υπήρχαν επίσης τροπικά κλίματα, όπου τα φυτά της γης μεγάλωναν και πλούσια και εξελίχθηκαν σε πολλά μοναδικά είδη. Αυτά τα φυτά στο βάλτο έλη είναι αυτά που θα αποσυντεθούν στον άνθρακα που χρησιμοποιούμε τώρα στη σύγχρονη εποχή μας για καύσιμα και άλλους σκοπούς.
Όσον αφορά τη ζωή στους ωκεανούς, ο ρυθμός εξέλιξης φαίνεται να ήταν αισθητά πιο αργός από ό, τι πριν. Ενώ τα είδη που κατάφεραν να επιβιώσουν την τελευταία μαζική εξαφάνιση συνέχισαν να αναπτύσσονται και να διακλαδίζονται σε νέα, παρόμοια είδη, πολλά από τα είδη των ζώων που χάθηκαν στην εξαφάνιση δεν επέστρεψαν ποτέ.
Τέλος, στην Περμανική περίοδο, όλες οι ηπείροι στη Γη ενώθηκαν εντελώς για να σχηματίσουν την υπερ-ήπειρο που είναι γνωστή ως Pangea. Κατά τα πρώτα μέρη αυτής της περιόδου, η ζωή εξακολούθησε να εξελίσσεται και νέα είδη δημιουργήθηκαν. Τα ερπετά διαμορφώθηκαν πλήρως και χωρίστηκαν ακόμη και σε ένα κλαδί που τελικά θα δημιουργούσε θηλαστικά στην Μεσοζωική Εποχή. Τα ψάρια από τους ωκεανούς θαλασσινού νερού προσαρμόστηκαν επίσης ώστε να μπορούν να ζουν στις τσέπες γλυκού νερού σε όλη την ήπειρο της Pangea δημιουργώντας υδρόβια ζώα γλυκού νερού.
Δυστυχώς, αυτή τη στιγμή της ποικιλίας των ειδών έληξε, χάρη εν μέρει σε μια πληθώρα ηφαιστειακών εκρήξεις που εξάντλησαν το οξυγόνο και επηρέασαν το κλίμα εμποδίζοντας το φως του ήλιου και επιτρέποντας σε μεγάλους παγετώνες αναλαμβάνω. Όλα αυτά οδήγησαν στη μεγαλύτερη μαζική εξαφάνιση στην ιστορία της Γης. Πιστεύεται ότι το 96% όλων των ειδών εξαφανίστηκε εντελώς και η Παλαιοζωική Εποχή έληξε.