В первую эру фанерозоя идет активное  горообразование:  каледонская  и  герцинская  складчатость. Интенсивно развивается  высшая растительность.  Появляются тип хордовых  животных,  первые  позвоночные:  рыбы,  затем  амфибии и  рептилии.  Растения  и  животные  (беспозвоночные  и  позвоночные)  осваивают  сушу.  Биологический  прогресс  наземных  растений  и  животных  был  обеспечен  принципиальными  изменениями их морфофизиологической организации — ароморфозами.  Палеозойская  эра  подразделяется  на  следующие  6  периодов.

1. Кембрий.  В самом  начале кембрия  происходит значительное наступление  моря на сушу,  а в конце  периода оно отступает.  В  Северном  полушарии  преобладают  моря,  а  в  Южном  существует  огромный общий континент Гондвана. Продолжают существовать бактерии и синезеленые.  В морях,  покрывающих всю территорию современной  Европы,  распространены  бурые  и  зеленые,  диатомовые  и золотистые водоросли.  В них господствуют древнейшие членистоногие — трилобиты (они составляли до 60 %  всех  видов морской  фауны),  встречаются  губки,  кишечнополостные,  плеченогие,  хиолиты  (близки  к  моллюскам),  моллюски,  иглокожие,  а  в конце периода появляются полухордовые.  В этот период вымирают некоторые  классы  моллюсков  и  иглокожих.

2. Ордовик.  В ордовике море захватывает большие площади суши. К  концу  периода  в  связи  с  каледонским  горообразованием  море отступает,  что  приводит  к  осушению  больших  территорий.  Появляются  мшанки  и  лопатоногие  моллюски.  В  морях  господствуют плеченогие, трилобиты, иглокожие (было известно  17 классов этого типа:  морские  ежи,  морские  звезды,  голотурии  и  др.),  головоногие  моллюски,  полухордовые  (граптолиты).  Первые  позвоночные представлены  бесчелюстными  щитковыми  —  остракодермиями.

Здесь  намеренно  не  используется термин  «панцирные  рыбы»,  поскольку  это  сборная  группа,  состоящая  как  из  собственно  панцирных  рыб  (плакодермий),  так  и  бесчелюстных,  не  являющихся рыбами.  Появляются  водные  хелицеровые.  Вымирают гигантские моллюски  с  размером  раковины  до  9  м.  На  сушу  выходят  первые сосудистые  растения  —  представители  споровых  —  псилофиты, или риниофиты.  Росли псилофиты по берегам пресных водоемов.  К  этому  времени  на  суше  уже  образовался  биогенный слой  —  почва.

3. Силур.  Продолжается  наступление  суши,  идут  горообразовательные процессы,  иссушается климат.  Сосудистые растения (псилофиты)  интенсивно  заселяют  сушу.  Высота  псилофитов  была  не более  четверти  метра,  у  них  еще  нет  настоящих  листьев,  корней, но развивается  примитивная  проводящая  система.  Появляются  первые животные,  дышащие  атмосферным кислородом,  —  скорпионы.  Приходят  в упадок  граптолиты  и трилобиты, снижается  видовое разнообразие кораллов.  Переживают расцвет головоногие  моллюски,  гигантские  (до 2 м) ракоскорпионы. В морях возникают  древнейшие  рыбы  —  панцирные  (плакодермий)  и  акантодии.

4. Девон.  Продолжается отступление моря. Климат становится еще более континентальным. Вымерло много групп  примитивных беспозвоночных  и  большинство  бесчелюстных. Девон — «век рыб». Многочисленны панцирные и акантодии, появляются  хрящевые  рыбы  (современные группы  —  акулы,  скаты,  химеры), кистеперые (до  настоящего временидожил  только  один  вид  —  латимерия,  открытая  в  1938  г.),  двоякодышащие  и  лучеперые  (к  ним  относится  подавляющее  большинство современных видов рыб).  Из головоногих моллюсков обособляется подкласс  аммонитов.  У  некоторых  из  них  наружная  раковина достигала  2  м  в  диаметре.  К  концу  периода  вымирают  псилофиты, расцветают  плауны,  хвощи  и  папоротникообразные.  Развиваются настоящие  голосеменные  растения.  На  Земле  появляются  первые леса.  Животные  продолжают  завоевывать  сушу.  Из  беспозвоночных —  это  пауки,  клещи,  многоножки,  насекомые.  Из позвоночных в конце девона  пресноводные  кистеперые  рыбы  дают  первых земноводных  —  ихтеостег.

5. Карбон, или каменноугольный, период. В раннем карбоне климат  планеты  становится  более  теплым  и  влажным.  На  Земле  распространяются  тропические  леса  из  гигантских  древовидных  папоротников  (высотой  до  40  м),  хвощей  и  плаунов.  Голосеменные растения  представлены семенными папоротниками и настоящими хвойными.  На  прибрежных  мелководьях  и  в  болотах  в  массе  накапливаются  растительные  остатки,  давшие  впоследствии  огромные  залежи  каменного  угля  (отсюда  название  периода).  Жизнь  в морях  мало  чем  отличается  от  девонского  периода.  На  суше  господствуют  древние  амфибии  —  стегоцефалы,  или  панцирноголовые  (сборное название древних земноводных).  Первыми крылатыми насекомыми  стали тараканы и стрекозы (у стрекозы мегеневры размах крыльев был до 0,8  м).  В конце  карбона идет мощное  горообразование:  поднимаются  Тянь-Шань,  Урал,  горы  Казахстана, Северной  Америки  —  Аппалачи  и  др.  Климат  Земли  становится более холодным и сухим.  Начинают вымирать стегоцефалы,  им на смену приходят  первые рептилии.

6.  Пермь.  В последний период палеозоя завершаются горообразовательные  процессы,  начавшиеся  в  карбоне.  Резко выраженной становится  зональность  климата:  от влажного тропического до сухого жаркого и холодного.  В Южном полушарии продолжаются материковые  оледенения.  Влажные  тропические  леса  произрастают только  в  экваториальной  зоне.  Вымирают  папоротникообразные. Начинается расцвет голосеменных растений.  К концу перми существенно сокращается  систематическое разнообразие  морских беспозвоночных.  В  морях вымирают трилобиты, некоторые аммониты,  четырехлучевые  кораллы,  многие  отряды  мшанок,  плеченогих и т.д.  На  суше  исчезают стегоцефалы,  увеличивается  разнообразие пресмыкающихся.  Появляется новая группа рептилий — зверозубые  пресмыкающиеся,  имеющие  черты  строения,  сближаюие  их с  млекопитающими.