Paleozoiskā ēra sākas pēc pirmskambrijas pirms aptuveni 297 miljoniem gadu un beidzas ar mezozoja perioda sākumu apmēram pirms 250 miljoniem gadu. Katrs nozīmīgais laikmets Ģeoloģiskā laika skala ir sīkāk sadalīts periodos, ko nosaka dzīves veids, kas attīstījās šajā laika posmā. Dažreiz periodi beidzas, kad a masveida izmiršana iznīcinātu lielāko daļu visu tajā laikā dzīvojošo sugu uz Zemes. Pēc Prekambrija laika beigām notika liela un salīdzinoši ātra sugu evolūcija, kas paleozoisko laikmetu laikā Zemei apdzīvo daudz dažādas un interesantas dzīvības formas.
Pirmais periods paleozoiskajā laikmetā ir pazīstams kā Kambrijas periods. Daudzi no to sugu senčiem, kas ir pārtapuši par to, ko mēs šodien pazīstam, vispirms radās Kambijas eksplozijas laikā šī perioda tūkstošgades sākumā. Kaut arī šī dzīves “eksplozija” notika miljoniem gadu, tas ir salīdzinoši īss laiks, salīdzinot ar visu Zemes vēsturi.
Šajā laikā bija vairāki kontinenti, kas atšķīrās no tiem, kurus mēs zinām šodien, un visas šīs zemes masas tika sapulcētas Zemes dienvidu puslodē. Tas atstāja ļoti lielus okeāna plašumus, kur jūras dzīve varēja strauji attīstīties un atšķirties. Šī ātrā specifikācija noveda pie tādu sugu ģenētiskās daudzveidības līmeņa, kāda vēl nekad nebija redzēta Zemes dzīves vēsturē.
Kambrijas periodā okeānos tika atrasta gandrīz visa dzīvība: ja uz sauszemes vispār bija kāda dzīvība, tā tika ierobežota ar vienšūnu mikroorganismiem. Fosilijas, kas datētas ar Kambriju, ir atrastas visā pasaulē, lai gan ir trīs lielas platības, ko sauc par fosilām gultām, kurās ir atrasta lielākā daļa šo fosiliju. Šīs fosilās gultnes atrodas Kanādā, Grenlandē un Ķīnā. Ir identificēti daudzi lieli gaļēdāju vēžveidīgie, kas līdzīgi garnelēm un krabjiem.
Pēc Kambrijas perioda iestājās Ordoviča periods. Šis otrais paleozoiskā laikmeta periods ilga apmēram 44 miljonus gadu un piedzīvoja arvien lielāku ūdens dzīves dažādību. Lielie plēsēji, kas līdzīgi mīkstmiešiem, ko okeāna dibenā ēd mazāki dzīvnieki.
Ordoviča periodā vairākkārtēja un diezgan ātra vides izmaiņas notika. Ledāji sāka izkustēties no poliem uz kontinentiem, un rezultātā okeāna līmenis ievērojami samazinājās. Temperatūras izmaiņu un okeāna ūdens zuduma apvienojums izraisīja masveida izmiršanu, kas iezīmēja perioda beigas. Apmēram 75% no visām tajā laikā dzīvojošajām sugām izmira.
Pēc masveida izmiršanas Ordoviča perioda beigās dzīves daudzveidībai uz Zemes vajadzēja atgriezties. Viena no galvenajām Zemes izkārtojuma izmaiņām bija tā, ka kontinenti sāka saplūst, veidojot pat vairāk nepārtrauktas telpas okeānos, lai jūras dzīve dzīvotu un zustu, attīstoties un daudzveidīga. Dzīvnieki varēja peldēt un pabarot tuvāk virsmai nekā jebkad agrāk Zemes dzīves vēsturē.
Bija izplatīti daudz dažādu zivju bez žokļu veidiem un pat pirmās zivis ar stariem. Kamēr dzīvei uz sauszemes vēl pietrūka vienšūnu baktēriju, daudzveidība sāka atjaunoties. Skābekļa līmenis atmosfērā arī bija gandrīz mūsu mūsdienu līmenī, tāpēc tika noteikts, ka parādās vairāk veidu sugas un pat sauszemes sugas. Silūrijas perioda beigās kontinentos tika novēroti daži vaskulāro sauszemes augu veidi, kā arī pirmie dzīvnieki - posmkāji.
Devonas periodā diversifikācija bija strauja un plaši izplatīta. Sauszemes augi kļuva izplatītāki, un tajos ietilpa papardes, sūnas un pat sēklaugi. Šo agrīno sauszemes augu saknes palīdzēja nobrāztajiem iežiem iekļūt augsnē, un tas vēl vairāk radīja iespēju augiem iesakņoties un augt uz sauszemes. Daudz kukaiņu sāka redzēt arī devona periodā. Beigās abinieki devās uz sauszemes. Tā kā kontinenti pārvietojās vēl tuvāk, jaunie sauszemes dzīvnieki varēja viegli izklīst un atrast nišu.
Tikmēr atpakaļ okeānos bezžokļu zivis bija pielāgojušās un attīstījušās, lai tām būtu tādas žokļi un svari kā mūsdienu zivīm, kuras mēs šodien pazīstam. Diemžēl devonas periods beidzās, kad Zeme sasniedza lielus meteorītus. Tiek uzskatīts, ka šo meteorītu radītā ietekme izraisīja masveida izmiršanu, kas aizņēma gandrīz 75% no attīstīto ūdensdzīvnieku sugām.
Oglekļa periods bija laiks, kurā sugu daudzveidībai atkal bija jāatjaunojas no iepriekšējās masveida izmiršanas. Tā kā devona perioda masveida izmiršana pārsvarā aprobežojās ar okeāniem, sauszemes augi un dzīvnieki turpināja zelt un strauji attīstījās. Abinieki vēl vairāk pielāgojās un sadalījās agrīnajos rāpuļu senčos. Kontinenti joprojām satikās, un dienvidu zemes vēlreiz pārklāja ledāji. Tomēr bija arī tropiskais klimats, kur sauszemes augi kļuva lieli un sulīgi un pārtapa par daudzām unikālām sugām. Šie augi purvainajos purvos ir tie, kas sadalīsies ogļās, kuras mūsdienās izmantojam kurināmajiem un citiem mērķiem.
Runājot par dzīvi okeānos, šķiet, ka evolūcijas tempi ir bijuši ievērojami lēnāki nekā iepriekš. Kamēr sugas, kurām izdevās izdzīvot pēdējo masveida izmiršanu, turpināja augt un atdalījās jaunās, līdzīgās sugās, daudzi no izzušanai zaudēto dzīvnieku veidiem nekad neatgriezās.
Visbeidzot, Permijas periodā visi Zemes kontinenti pilnībā apvienojās, veidojot superkontinentu, kas pazīstams kā Pangea. Šī perioda sākumposmā dzīve turpināja attīstīties, un radās jaunas sugas. Rāpuļi bija pilnībā izveidoti, un tie pat sadalījās zarā, kas galu galā radīja zīdītājiem mezozoja laikmetā. Sālsūdens okeānu zivis pielāgojās arī tam, lai varētu dzīvot saldūdens kabatās visā Pangea kontinentā, radot saldūdens ūdensdzīvniekus.
Diemžēl šis sugu daudzveidības laiks beidzās, pateicoties daļēji vulkānu pārpilnībai sprādzieni, kas noārda skābekli un ietekmēja klimatu, bloķējot saules gaismu un ļaujot lieliem ledājiem pārņemt. Tas viss izraisīja lielāko masu izmiršanu Zemes vēsturē. Tiek uzskatīts, ka 96% no visām sugām tika pilnībā iznīcinātas, un paleozoikas laikmets beidzās.