Het Paleozoïcum-tijdperk begon ongeveer 542 miljoen jaar geleden met een enorme explosie van levensvormen. Het eindigde 291 miljoen jaar later met het uitsterven van tussen 90 en 95 procent van het leven op de planeet. Het klimaat werd gekenmerkt door enorme temperatuurschommelingen terwijl continentale massa's zich over het aardoppervlak verschoven. Continenten braken uit elkaar, braken de aardkorst en stortten opnieuw in elkaar, waardoor zeeën werden afgesloten en bergen werden gecreëerd. Vulkanische activiteit veranderde de chemie van de atmosfeer. Het Paleozoïcum is verdeeld in zes perioden: Cambrium, Ordovicium, Siluur, Devoon, Carboon en Perm.
Continentale massa's

Het oude supercontinent van Rodinia, dat een miljard jaar geleden werd gevormd en als een enkele landmassa op de aarde, was bij het begin van het paleozoïcum opgedeeld in zes hoofddelen. Deze massa's kwamen weer samen tijdens het Paleozoïcum om een nieuw supercontinent te creëren, Pangea. Terwijl de landmassa's in botsing kwamen, sloten ze de zeeën af en verlieten een enkele oceaan, die wetenschappers Panthalassa noemen.
Cambrian en Ordovician

Het leven explodeerde 542 miljoen jaar geleden aan het begin van de Cambrische periode toen landmassa's gepositioneerd rond het midden en gematigde regio's van de wereld. Oceanen overstroomden en het land geërodeerd. Sedimenten afgezet in de oceanen verhoogde zuurstofniveaus in het water. De temperaturen stegen 488 miljoen jaar geleden tot het begin van de Ordovicische periode en de eerste landplanten verschenen. Continenten scheurden uiteen, waardoor de oceaanbodem scheurde en een grote hoeveelheid vulkanische activiteit veroorzaakte. Terwijl landmassa's op weg waren naar de poolgebieden van de aarde, begonnen de ijstijden, de temperaturen daalden planeetbreed en een derde van het leven op aarde stierf uit.
Silurisch

Het leven keerde terug met het begin van de Silurische periode 443.7 miljoen jaar geleden. Koraalriffen en vissen verschenen in warme, ondiepe zeeën. De temperaturen stegen en creëerden verschillende klimaatzones. Een continentale massa op het zuidelijk halfrond had een poolijskap die noordwaarts versmolten tot een gematigde zone en dorre landomstandigheden rond de evenaar. De warme zeeën legden zouten af in kustgebieden, waardoor zeeplanten en dieren zich aan het leven op het land konden aanpassen.
Devoon

Toen het Devoon 416 miljoen jaar geleden begon, waren er slechts twee landmassa's, beide gelegen in de buurt van de evenaar. De temperaturen werden warmer, wetlands werden droger en bomen groeiden op het land, terwijl een grote verscheidenheid aan vissen zich ontwikkelde in de zeeën. Tegen het einde van de periode 359 miljoen jaar geleden stapelde zich ijs op over het zuidelijke poolgebied, waardoor de zeespiegel daalde, gevolgd door het uitsterven van bijna 70 procent van het zeeleven. Tegelijkertijd stegen de temperaturen op het noordelijk halfrond.
Carboon en Perm

Tijdens het Carboon veranderde het klimaat op het noordelijk halfrond van hete woestijn naar natte en vochtige omstandigheden. Weelderige planten en bomen groeiden in moerassen en uiterwaarden. Aan het begin van de Perm-periode 299 miljoen jaar geleden kwamen twee grote continentale massa's dichterbij, de zeeën tussen hen gesloten, de mariene habitats namen af en het klimaat werd droog. Continentale botsingen vormden bergen zoals de Appalachen en de Oeral. Vulkanen spuwden as in de atmosfeer, waardoor zonlicht werd geblokkeerd en temperaturen en zuurstof in de lucht daalden. De zee werd giftig toen methaan en koolstofdioxide gevangen in zeesedimenten vrijkwamen. Tegen 251 miljoen jaar geleden werd de ozonlaag van de aarde vernietigd en was 90 tot 95 procent van het leven uitgestorven.