Masa palaeozoikum berlangsung sejak 540 juta – 245 juta tahun yang lalu. Masa ini merupakan masa perkembangan hewan invertebrata (tidak bertulang belakang) dan vertebrata, khususnya ikan dan reptilia. Ganggang laut dan tumbuhan berspora juga berkembang pesat pada masa ini.
a. Zaman Kambrium (540 jta-510 juta tahun lalu)
Pada zaman ini mulai banyak muncul kelompok hewan invertebrata yang mempunyai kerangka luar dan bercangkang sebagai pelindung, sehingga kehadirannya sebagai fosil diakui sejak lama sebagai bukti adanya kehidupan yang nyata. Fosil yang umum dijumpai dengan penyebaran yang luas adalah Alga, Cacing, Spons, Koral, Molusca, Echinodermata, Brakiopoda dan Antropoda.
Fosil penunjuk untuk zaman ini adalah Trilobita (kelompok antropoda yang kini telah punah). Pada kambrium akhir, sebuah daratan luas yang disebut Gondwana (sebelumnya Pannotia) mulai terbentuk sebagai cikal bakal antartika, Afrika, India, Australia, serta sebagian Asia dan Amerika Selatan. Sedangkan Eropa, Amerika Utara, Greenland masih berupa benua-benua kecil yang terpisah.
b. Zaman Ordovisium (510 juta-439 juta tahun lalu)
Zaman ini merupakan zaman perkembangan hewan invertebrata dan pemunculan invertebrata lain seperti Tetrakoral, Graptolit, Ekinod (landak laut), asteroid (bintang laut), Krinoid (lilia laut) dan Bryozoa. Koral dan alga yang berkembang membentuk karang laut, Graptolit dan Trilobit melimpah sedangkan Ekinodermata dan Brakoipoda mulai menyebar. Pada zaman ini juga mulai muncul vertebrata dari jenis tanpa rahang. Meluapnya samudra dan zaman es merupakan bagian peristiwa pada zaman ini. Gondwana dan benua-benua lainnya mulai menutup celah samudra yang berada diantaranya.
c. Zaman Silur (439 juta – 408 juta tahun yang lalu)
Pada zaman ini mulai terjadi peralihan kehidupan dari air ke darat. Tumbuhan darat mulai muncul untuk pertama kalinya termasuk pterodofita (tumbuhan paku), sedangkan di dalam laut hidup kalajengking raksasa (Eurypterid) dan ikan berahang, serta ikan yang berprisai tulang sebagai pelindung. Selama zaman ii deretan pegunungan mulai terbentuk melintasi Skandinavia, Skotlndinavia dan Pantai Amerika Utara.
d. Zaman Devon (408 juta-362 juta tahun lalu)
Zaman Devon merupakan zaman perkembangan secara besar-besaran jenis ikan dan tumbuhan darat. Ikan berahang dan hiu semakin aktif sebagai pemangsa di lautan. Migrasi ke daratan terus berlanjut, hewan amfibi mulai berkembang dan beranjak ke daratan. Tumbuhan darat semakin umum dan mulai muncul serangga untuk pertama kalinya. Sementar samudra mulai menyempit, benua raksasa Gondwana melingkupi Eropa, amerika Utara dan Tanah Hijau.
e. Zaman Karbon (362 juta-290 juta tahun lalu)
Zaman ini merupakan zaman perkembangan amfibi dan tumbuhan hutan. Reptilia dan serangga raksasa muncul pertama kali. pohon pertama yang muncul adalah jmur klab, tumbuhan fern dan paku ekor kuda yang tumbuh di rawa-rawa. Saat itu benua-benua mulai menyatu membentuk suatu masa daratan yang sangat luas disebut pangea. Bumi mulai mengalami perubahan lingkungan serta berbagai bentuk kehidupan. iklim tropis menghasilkan secara besar-besaran rawa-rawa yang terisi pepohonan dan sekarang tersimapan sebagai batubara.
f. Zaman Perm (290 juta-245 juta tahun lalu)
Pada zaman ini perkembangan reptilia yang mirip mamalia mulai meningkat dan munculnya serangga modern, begitu juga tumbuhan konifer dan Ginko primitif. Zaman ini diakhiri dengan kepunahan masal dalam skala besar, dimana Trilobita , koral dan ikan menjadi punah. Lapisan es menutupi amerika Selatan, antartika, Australia dan Afrika membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim yangh kering dengn kondisi gurun pasir mulai terbentuk dibagian bumi utara.
Kepunahan Masal Pertama Pada Akhir Paleozoikum
Peristiwa kepunahan besar-besaran pada tahap pertama dari beberapa jenis kehidupan yang terjadi pada akhir zaman perm, merupakan tanda berakhirnya Masa Paleozoikum dan awal Masa Mesozoikum. Jenis kehidupan yang punah terdiri dari : Trilobita, Graptolita dan ikan-ikan yang berprisai.
