Il nome Paleozoico ("vita antica”), deriva dal fatto che, in passato, essa era considerata la prima era geologica, coincidente con la comparsa dei primi esseri viventi di cui si siano scoperte le testimonianze; convinzione però smentita dalla scoperta di rocce più antiche contenenti reperti fossili.

L'era Paleozoica è divisa in 6 periodi:

1. Cambriano , 590-505 milioni di anni fa
2. Ordoviciano , 505-438 milioni di anni fa
3. Siluriano , 438-408 milioni di anni fa
4. Devoniano , 408-360 milioni di anni fa
5. Carbonifero , 360-286 milioni di anni fa
6. Permiano , 286-248 milioni di anni fa

L'inizio dell'era Paleozoica coincide con la comparsa dei primi organismi dotati di gusci duri o scheletri che possedevano già organi di senso ben sviluppati, come antenne e occhi composti, del tutto simili a quelli posseduti dagli attuali artropodi.

Cambriano

Durante il Cambriano, a causa della divisione di Pangea (il supercontinente) in quattro grandi masse continentali e del loro conseguente abbassamento rispetto il livello del mare, si ebbe l'invasione dalle acque permettendo la formazione di vasti mari caldi di tipo tropicale. Da questi mari ci provengono resti fossili di organismi esclusivamente marini, che documentano uno dei più grandi mutamenti mai avvenuti della storia degli animali: la comparsa di un enorme numero di gruppi. Questa radiazione adattativa è nota come Esplosione Cambriana. Indicativo è il dato riferito al mondo vegetale che non sembra esprimere la stessa variabilità di specie, infatti nei primi trenta milioni di anni del Cambriano, le piante continuano ad essere rappresentate solo da poche forme algali.

I più caratteristici rappresentanti della fauna cambriana furono i trilobiti, i brachiopodi e gli archeociati.

Dotati di un corpo tripartito (da cui il nome), i trilobiti rappresentano il gruppo guida del Paleozoico; erano dotati di occhi composti e seppero diversificarsi in numerosissime forme con dimensioni variabili da pochissimi centimetri fino a mezzo metro.

I brachiopodi, organismi dotati di un guscio formato da due valve, prosperarono per tutto il Paleozoico.

Gli archeociati, animali simili a spugne o a coralli, furono i più importanti costruttori di scogliere dei caldi mari cambriani e si estinsero alla fine del periodo.

All'inteno di questo pout pourry di forme strane e curiose, è anche presente la linea dei cordati, rappresentata dal genere Pikaia , nel quale il più noto rappresentante è Pikaia gracilens .

Ordoviciano

Il periodo successivo fu caratterizzato da bruschi mutamenti ambientali che influenzarono profondamente la vita animale. L'evoluzione della fauna ordoviciana avvenne, infatti, all'insegna della diversificazione e della specializzazione. Tra i gruppi più importanti ricordiamo i molluschi (bivalvi e cefalopodi), gli echinodermi, i briozoi e i brachiopodi che occuparono progressivamente le barriere coralline, assieme ai coralli tabulati e rugosi.

Nei mari ordoviciani comparvero anche gli Euripteridi, artropodi giganti meglio noti come scorpioni marini lunghi fino a 180 cm, probabilmente antenati degli attuali ragni e scorpioni di cui il più grande rappresentante mai scoperto fin'ora è Jaekelopterus rhenaniae la cui lunghezza raggiungeva i 2,5 metri e solo la chela misurava ben 46 cm.

Nell'Ordoviciano comparvero anche gli Agnati, pesci primitivi, dotati di una struttura assile dorsale di sostegno, privi di mascelle mobili, di taglia media, sprovvisti di pinne pari e dotati di una lunga coda flessibile. Non erano dei buoni nuotatori e, probabilmente, vivevano in acque basse dove si nutrivano di piccoli invertebrati di fondo.

Siluriano

Fu però nel Siluriano che ci fu una vera e propria esplosione: si originarono le prime forme di pesci provvisti di un paio di mascelle mobili: gli Gnatostomi. I più importanti rappresentanti furono i Placodermi, chiamati così perchè dotati di spesse placche ossee che ricoprivano il corpo, che per alcune specie ha raggiunto le stupefacenti dimensione di 10 metri di lunghezza. Erano quindi gli incontrastati padroni dei mari. Tra questi si ricorda Dunkleosteus telleri , la cui massima espansione è avvenuta nel Devoniano.

Si estinsero fra la fine del Carbonifero e l’inizio del Permiano, dopo aver originato due gruppi estremamente importanti dal punto di vista evolutivo: i pesci cartilaginei (condroitti) e i pesci ossei (osteoitti).

Nel tardo Siluriano comparvero le prime piante terrestri dotate di fusti di sostegno, portando pian piano ad un arricchimento sempre maggiore di ossigeno nell’atmosfera: la presenza di piante terrestri creò le condizioni adatte per la conquista animale della terraferma.

Al loro seguito si mossero i primi animali terrestri, archipolipodi, caratterizzati da grandi occhi composti e da un robusto scheletro esterno (esoscheletro) sclerificato ed impermeabile, munito di appendici spinose che rese possibile l'invasione delle terre emerse evitando la disidratazione del corpo e garantendo sufficiente rigidità per sollevare il corpo e contrastare la forza di gravità.

Devoniano

Nel nuovo ambiente terrestre in evoluzione si affermarono gli insetti.

Nel mare, intanto, fiorivano e si differenziavano le ammoniti, molluschi cefalopodi predatori, ma soprattutto i pesci.

La pressione selettiva operata dai continui mutamenti ambientali e la disponibilità di nuove nicchie ecologiche terrestri indussero vertebrati dotati di opportuni caratteri predativi a spostarsi verso gli ecosistemi terrestri. Questi vertebrati furono i Crossopterigi Ripidisti, stretti discendenti dei pesci ossei originatisi dai placodermi che svilupparono caratteristiche strutturali capaci di permettere lo “sbarco” sulla terra e di dar vita ai primi anfibi la cui massima diffusione si avrà nel Carbonifero.

La forma di transizione tra questi due gruppi di vertebrati è esemplificata da Ichthyostega che, pur essendo già considerato un tetrapode primitivo, presentava ancora caratteristiche dei Ripidisti. Le vertebre si modificano in modo da acquisire una funzionalità legata alla necessità di sostenere un corpo in un ambiente con gravità, infatti sviluppò spalle ed arti assai più robusti, e costole assai più lunghe in grado di impedire che i polmoni collassassero sotto il loro peso, una volta fuori dall'acqua. Tuttavia si attende la scoperta di nuovi membri di questa famiglia di tetrapodi primitivi per capire come si sono evolute le zampe posteriori, fondamentali per una locomozione di tipo terrestre, e già troppo evolute nell'Acanthostega (tetrapode ancor più primitivo) e nell'Ichthyostega per rivelare particolari interessanti sulla loro evoluzione.

Carbonifero

L'inizio del Carbonifero vide in gran parte della Terra l’instaurarsi di un clima uniforme, di tipo caldo ed umido, che favorì la formazione di grandi ambienti lagunari nei quali si sviluppò una flora rigogliosa, fatta di gigantesche felci arboree, le vere dominatrici dei continenti in questo periodo. Col passare dei millenni in molte paludi il livello dell'acqua crebbe lentamente, successivamente i mari si espansero e le foreste furono in gran parte sommerse, fossilizzandosi, e dall’accumulo di tanta sostanza vegetale è derivata gran parte dei giacimenti di carbone fossile, che hanno anche dato il nome al periodo stesso.

Fra le felci arboree volavano libellule gigantesche, alcune delle quali, come la Meganeura monyi , raggiunsero il metro di apertura alare: dimensioni stupefacenti se si considera che il massimo insetto vivente è Titanus giganteus , un coleottero dell'Amazzonia, che misura non più di 18 cm. Sono anche stati trovati i resti di un millepiedi, Arthropleura armata , che superava i due metri di lunghezza.

Sulla terraferma proliferarono gli anfibi, allora il gruppo dominante. Appena i Crossopterigi del Devoniano riuscirono a vivere in permanenza sulla terraferma, da essi cominciarono a svilupparsi veri e propri animali a quattro zampe: si trattava dei primi anfibi, gli Stegocefali, i quali, pur vivendo la vita adulta sulla terraferma, erano costretti però a depositare le loro uova in acqua, essendo queste prive di qualunque tipo di guscio, e dunque immediatamente soggette alla disidratazione; anche la loro vita larvale si svolgeva in acqua, da cui il nome di anfibi (dalla doppia vita). Inoltre erano costretti a deporre numerosissime uova per far fronte all'attività dei predatori.

Tra gli Anfibi del Carbonifero si distinguono diversi rami evolutivi, da forme abbastanza simili alle salamandre e ai tritoni attuali, fino a colossi simili ai nostri coccodrilli. Alcuni anfibi riuscirono presto a deporre uova che potevano resistere fuori dall'acqua, e perciò adatti a far fronte a condizioni climatiche sfavorevoli. Questi anfibi erano gli antenati di nuovi animali noti come Cotilosauri, che poi furono i progenitori della classe dei Rettili.

I Cotilosauri avevano ancora caratteri tipici dei loro antenati Anfibi, come il cranio anapside, ma erano caratterizzati da una riduzione del numero delle ossa craniche e da un cinto pelvico robusto, mentre gli arti, per quanto molto forti, conservavano la posizione laterale. La nuova classe di vertebrati esplose particolarmente nel Permiano e poi nel Mesozoico.

Permiano

Infine durante il Permiano si vennero a creare vaste zone asciutte che segnarono il declino degli anfibi, gruppo che aveva precedentemente dominato le terre emerse. Il clima del Permiano fu geograficamente e cronologicamente variegato, caratterizzato da un forte raffreddamento nella parte iniziale del periodo e da un riscaldamento finale. La vita sia animale che vegetale, sia terrestre che marina, prosperava sul nostro pianeta.

Nelle acque degli oceani, fra le numerosissime specie, ricordiamo i coralli, le ammoniti, che continuarono la loro progressiva diversificazione, e le trilobiti.

Sulla terraferma gli insetti, che svilupparono le prime forme "moderne" a metamorfosi completa e i rettili, nuovi animali dalla pelle impermeabile, e soprattutto le cui uova avevano un guscio duro, in grado di resistere al prosciugamento da parte del sole.

Il Permiano fu un periodo di generale regressione dei mari e di desertificazione delle terre emerse, cosicché i nuovi venuti si diffusero fino a rimpiazzare gli Anfibi in quasi tutte le nicchie ecologiche.

Uno dei sistemi più accreditati di classificazione dei rettili è quello di basarsi sulla forma e sul numero di finestre temporali presenti nel cranio, avremo perciò: gli Anapsidi privi di finestre (attuali tartarughe), i Diapsidi dotati di 2 finestre su ciascun lato del cranio (da cui hanno avuto origine i dinosauri e gli odierni serpenti, lucertole e coccodrilli), gli Euriapsidi con una sola finestra (plesiosauri, ittiosauri e placodonti oggi tutti estinti) e i Sinapsidi, oggi meglio noti come Terapsidi, possiedono anch'essi una sola finestratura dietro le orbite, ma essa differisce da quella degli Euriapsidi perché è posta al di sotto dell'articolazione tra l'osso postorbitale e quello squamosale. Questi ultimi, sopravvissuti all’estinzione di massa del Permiano, daranno vita agli odierni Mammiferi passando per i Pelicosauri detti anche “rettili-mammiferi” come il Dimetrodon e successivamente divergendo in Teriodonti, come il Cynognathus crateronotus , i quali si suppone fossero già dotati di pelliccia e omeotermi e perciò linea diretta verso i mammiferi.