Paleozojska doba se začne po predkambrijskem pred približno 297 milijoni let in konča z začetkom mezozojskega obdobja pred približno 250 milijoni let. Vsako večje obdobje na Geološka časovna lestvica je bila razčlenjena na obdobja, ki jih določa vrsta življenja, ki se je razvijala v tem obdobju. Včasih bi se obdobja končala, ko a množično izumrtje bi izbrisala večino vseh živih vrst na Zemlji takrat. Po koncu predkambrijskega časa se je v času paleozojske dobe na Zemlji naselila številna raznolika in zanimiva oblika življenja.
Prvo obdobje v paleozojski dobi je znano kot obdobje kambrij. Številni predniki vrst, ki so se razvili v tisto, kar danes poznamo, so prvič nastali med kambrijsko eksplozijo v zgodnjih tisočletjih tega obdobja. Čeprav se je ta »eksplozija« življenja trajala več milijonov let, je to relativno kratek čas v primerjavi s celotno zgodovino Zemlje.
V tem času je bilo več celin, ki so bile drugačne od tistih, ki jih poznamo danes, in vse te kopenske mase so se zgrnile na južni polobli Zemlje. To je pustilo zelo velika območja oceana, kjer bi lahko morsko življenje uspevalo in se razlikovalo z nekoliko hitrim tempom. Ta hitra specifikacija je privedla do stopnje genske raznolikosti vrst, ki jih v zgodovini življenja na Zemlji še nikoli nismo videli.
Skoraj vse življenje je bilo najdeno v oceanih med kambrijskim obdobjem: Če je sploh obstajalo življenje na kopnem, je bilo omejeno na enocelične mikroorganizme. Fosili, datirani v kambrijo, so bili najdeni po vsem svetu, čeprav obstajajo tri velika območja, imenovana fosilna ležišča, kjer je bila večina teh fosilov. Te fosilne postelje so v Kanadi, Grenlandiji in na Kitajskem. Ugotovljeno je bilo veliko velikih mesojedih rakov, podobnih kozicam in rakovim.
Po kambrijskem obdobju je prišlo ordoviško obdobje. To drugo obdobje paleozojske dobe je trajalo približno 44 milijonov let in je bilo vse več diverzifikacije vodnega življenja. Veliki plenilci, podobni mehkužcem, so pojedli manjše živali na dnu oceana.
V obdobju Ordovicij, večkrat in dokaj hitro okoljske spremembe zgodilo. Ledeniki so se začeli odsekati s polov na celine in posledično so se ravni oceanov znatno zmanjšale. Zaradi kombinacije temperaturne spremembe in izgube oceanske vode je prišlo do množičnega izumrtja, ki je označilo konec obdobja. Približno 75% vseh živih vrst je takrat izumrlo.
Po množičnem izumrtju ob koncu ordoviškega obdobja je bilo treba raznoliko življenje na Zemlji, da si je prizadeval nazaj. Ena večjih sprememb v tlorisu Zemlje je bila, da so se celine začele združevati in ustvarjale enakomerno več neprekinjenega prostora v oceanih, da bi morsko življenje živelo in uspevalo z razvojem in razvojem raznoliko. Živali so znale plavati in se hraniti bližje površju kot kdaj koli prej v zgodovini življenja na Zemlji.
Prevladovale so številne različne vrste rib brez čeljusti in celo prve rezane ribe z žarki. Medtem ko življenju na kopnem še vedno ni manjkalo enoceličnih bakterij, se je raznolikost začela ponovno obnavljati. Ravni kisika V ozračju je bilo skoraj na naših sodobnih ravneh, zato se je začelo pojavljati več vrst in celo kopenskih vrst. Proti koncu silirijskega obdobja so na kontinentih opazili nekatere vrste vaskularnih kopenskih rastlin kot tudi prve živali, členonožce.
V devonskem obdobju je bila diverzifikacija hitra in razširjena. Kopenske rastline so postale bolj pogoste in so vključevale praproti, mahove in celo semenske rastline. Korenine teh zgodnjih kopenskih rastlin so pripomogle k temu, da so odtrgane kamnine vdrle v tla, kar je ustvarilo še več možnosti, da se rastline korenine in rastejo na kopnem. V času devonskega obdobja so začeli opažati tudi veliko žuželk. Proti koncu so se dvoživke podale na kopno. Ker so se celine še bolj zbliževale, so se nove kopenske živali zlahka razširile in našle nišo.
Medtem pa so se v oceanih brez čeljusti ribe prilagodile in razvile tako, da imajo čeljusti in luske kot sodobne ribe, ki jih poznamo danes. Žal se je devonsko obdobje končalo, ko so na Zemljo zadeli veliki meteoriti. Menijo, da je vpliv teh meteoritov povzročil množično izumrtje, ki je odvzelo skoraj 75% vodnih živalskih vrst, ki so se razvile.
Obdobje ogljika je bilo obdobje, v katerem se je treba raznolikost vrst spet obnoviti iz prejšnjega množičnega izumrtja. Ker je bilo devonsko obdobje množično izumrtje večinoma omejeno na oceane, so kopenske rastline in živali še naprej uspevale in se razvijale s hitrimi hitrostmi. Dvoživke so se še bolj prilagodile in se odcepile v zgodnje prednike plazilcev. Celine so se še združevale, najjužnejše dežele pa so znova pokrivali ledeniki. Vendar pa je bilo tudi tropsko podnebje, kjer so kopenske rastline postale velike in bujne ter so se razvile v številne edinstvene vrste. Te rastline v močvirnih barjih so tiste, ki bi propadle v premog, ki ga zdaj uporabljamo v današnjem času za gorivo in druge namene.
Kar zadeva življenje v oceanih, se zdi, da je stopnja evolucije opazno počasnejša kot prej. Medtem ko so vrste, ki jim je uspelo preživeti zadnje množično izumrtje, še naprej naraščale in se razvejale v nove, podobne vrste, se številne vrste živali, ki so bile izgubljene zaradi izumrtja, niso vrnile.
Končno so se v Permskem obdobju vse celine na Zemlji združile v celoti in tvorile super celino, znano kot Pangea. V zgodnjih delih tega obdobja se je življenje še naprej razvijalo in nastajale so nove vrste. Plazilci so bili v celoti oblikovani in so se celo odcepili v vejo, ki bi sčasoma rodila sesalce v mezozojski dobi. Tudi ribe iz slanovodnih oceanov so se prilagodile tako, da so lahko živele v sladkovodnih žepih na celotni celini Pangea, ki vzrejajo sladkovodne vodne živali.
Žal se je tokratna raznovrstnost vrst končala, deloma tudi zaradi množice vulkanov eksplozije, ki so izčrpavale kisik in vplivale na podnebje, saj so blokirale sončno svetlobo in omogočile velikim ledenikom prevzeti. Vse to je vodilo do največjega množičnega izumrtja v zgodovini Zemlje. Verjame se, da je bilo 96% vseh vrst popolnoma izbrisanih in paleozojska doba se je končala.