Paleozoic-epoken begynner etter pre-kambrium for rundt 297 millioner år siden og slutter med starten av Mesozoic-perioden for rundt 250 millioner år siden. Hver store æra på Geologisk tidsskala har blitt videre oppdelt i perioder som er definert av den livstypen som utviklet seg i løpet av den tidsperioden. Noen ganger vil perioder slutte når a masse utryddelse ville utslette et flertall av alle levende arter på jorden den gangen. Etter at den prekambriske tiden var slutt, skjedde en stor og relativt rask utvikling av arter som befolket jorden med mange forskjellige og interessante livsformer i løpet av den Paleozoic æra.
Den første perioden i Paleozoic-tiden er kjent som den kambriske perioden. Mange av forfedrene til artene som har utviklet seg til det vi vet i dag, ble først til i løpet av den kambriske eksplosjonen i de tidlige årtusenene av denne perioden. Selv om det tok millioner av år å skje denne "eksplosjonen" av livet, er det relativt kort tid sammenlignet med hele Jordens historie.
På dette tidspunktet var det flere kontinenter som var annerledes enn de vi kjenner i dag, og alle disse landmassene var heklet sammen på den sørlige halvkule av jorden. Dette etterlot veldig store havområder hvor sjølivet kunne trives og differensiere i noe raskt tempo. Denne raske spesifikasjonen førte til et nivå av genetisk mangfold av arter som aldri hadde blitt sett før i historien til livet på jorden.
Nesten alt liv ble funnet i verdenshavene i løpet av den kambriske perioden: Hvis det var noe liv på land i det hele tatt, var det begrenset til encellede mikroorganismer. Fossiler datert til kambrium har blitt funnet over hele verden, selv om det er tre store områder som kalles fossile senger, der majoriteten av disse fossilene er funnet. De fossile bedene er i Canada, Grønland og Kina. Mange store kjøttetende krepsdyr, likt reker og krabber, er blitt identifisert.
Etter den kambriske perioden kom ordovicium. Denne andre perioden av den Paleozoic æra varte i omtrent 44 millioner år og så mer og mer diversifisering av vannlevene. Store rovdyr som ligner bløtdyr festet på mindre dyr på havets bunn.
I løpet av ordovicium, flere og ganske raske miljøendringer inntraff. Isbreer begynte å bevege seg ut fra polene til kontinentene, og som et resultat sank havnivået betydelig. Kombinasjonen av temperaturendring og tap av havvann resulterte i en masseutryddelse som markerte slutten av perioden. Cirka 75% av alle levende arter på den tiden ble utdødd.
Etter masseutryddelsen på slutten av ordovicium, trengte mangfoldet av liv på jorden å jobbe seg opp igjen. En stor endring i jordens utforming var at kontinentene begynte å smelte sammen og skape jevn mer uavbrutt rom i havene for at livet i livet kan leve og trives når de utviklet seg og diversifisert. Dyr var i stand til å svømme og mate nærmere overflaten enn noen gang før i historien om livet på jorden.
Mange forskjellige typer kjevefri fisk og til og med den første finnfisken med stråler var utbredt. Mens livet på landet fremdeles manglet utover encellede bakterier, begynte mangfoldet å rebound. Oksygennivåer i atmosfæren var også nesten på vårt moderne nivå, så scenen ble satt til rette for at flere arter og til og med landarter skulle begynne å dukke opp. Mot slutten av den siluriske perioden ble noen typer karplante landplanter så vel som de første dyrene, leddyr, sett på kontinentene.
Diversifiseringen var rask og utbredt i Devonian-perioden. Landplanter ble vanligere og inkluderte bregner, moser og til og med såede planter. Røttene til disse tidlige landplantene var med på å gjøre forvitret stein i jorden, og det skapte enda mer en mulighet for planter å slå rot og vokse på land. Mange insekter begynte å bli sett i løpet av Devonian Period også. Mot slutten kom amfibier seg inn på land. Siden kontinentene beveget seg enda nærmere hverandre, kunne de nye landdyrene lett spre seg og finne en nisje.
I mellomtiden, tilbake i verdenshavene, hadde kjevefri fisk tilpasset seg og utviklet seg til å ha kjever og vekter som den moderne fisken vi er kjent med i dag. Dessverre endte Devonian-perioden da store meteoritter traff jorden. Det antas at påvirkningen fra disse meteorittene forårsaket en masseutryddelse som tok ut nesten 75% av de akvatiske dyreartene som hadde utviklet seg.
Karbonperioden var en tid der artsmangfoldet igjen måtte gjenoppbygges fra en tidligere masseutryddelse. Siden Devonian-periodens masseutryddelse stort sett var begrenset til verdenshavene, fortsatte landplanter og dyr å trives og utvikle seg i raskt tempo. Amfibier tilpasset seg enda mer og delte seg ut i de tidlige forfedrene til krypdyr. Kontinentene var fortsatt i sammenhet, og de sørligste landene ble dekket av isbreer nok en gang. Imidlertid var det tropiske klima også der landplanter vokste seg store og frodige og utviklet seg til mange unike arter. Disse plantene i de sumpete myrene er de som ville forfalle til kullet vi nå bruker i vår moderne tid til brensel og andre formål.
Når det gjelder livet i verdenshavene, ser ut til at evolusjonshastigheten har vært markant langsommere enn tidene før. Mens artene som klarte å overleve den siste masseutryddelsen fortsatte å vokse og forgrener seg til nye, lignende arter, kom mange av de dyrene som ble borte for utryddelse tilbake aldri.
Til slutt, i Perm-perioden, kom alle verdensdeler på jorden helt sammen for å danne superkontinentet kjent som Pangea. I løpet av de tidlige delene av denne perioden fortsatte livet å utvikle seg og nye arter kom til. Reptiler ble fullstendig dannet og de delte seg til og med i en gren som til slutt ville gi opphav til pattedyr i mesozoisk tid. Fiskene fra saltvannshavene tilpasset seg også for å kunne leve i ferskvannslommene gjennom hele kontinentet Pangea og gi opphav til akvatiske dyr fra ferskvann.
Dessverre var tiden for artsmangfoldet slutt, delvis takket være en mengde vulkansk eksplosjoner som tømte oksygen og påvirket klimaet ved å blokkere sollyset og la store isbreer gjøre det overta. Alt dette førte til den største masseutryddelsen i jordas historie. Det antas at 96% av alle artene ble fullstendig utslettet og Paleozoic-tiden tok slutt.