Paleozoja laikmets sākās apmēram pirms 542 miljoniem gadu ar milzīgu dzīvības formu eksploziju. Tas beidzās 291 miljonu gadu vēlāk ar 90 līdz 95 procentu dzīvības izzušanu uz planētas. Tās klimatu iezīmēja milzīgas temperatūras svārstības, kontinentālajām masām mainoties ap Zemes virsmu. Kontinenti sadalījās, sadalot Zemes garozu un atkal avarēja kopā, aizverot jūras un izveidojot kalnus. Vulkāniskā aktivitāte mainīja atmosfēras ķīmiju. Paleozojs ir sadalīts sešos periodos: kambrija, ordoviča, silūra, devona, karbona un perma laika.
Kontinentālās mises
Senais Rodīnijas superkontinents, kas izveidojās pirms miljardu gadu un kā vienota sauszemes masa uz Zemes, līdz paleozoja sākumam bija sadalījusies sešās galvenajās daļās. Šīs masas atkal sapulcējās paleozoja laikmetā, lai izveidotu jaunu superkontinentu - Pangea. Saduroties sauszemes masām, tās slēdza jūru, atstājot vienu okeānu, kuru zinātnieki dēvē par Panthalasu.
Kambrija un ordoviča
Kambrijas perioda sākumā dzīve uzsprāga pirms 542 miljoniem gadu, kad zemes masas bija izvietotas ap pasaules centru un mērenajiem pasaules reģioniem. Okeāni pārpludināja un nopostīja zemi. Okeānos nogulsnētie nogulumi palielināja skābekļa līmeni ūdenī. Temperatūra pirms 488 miljoniem gadu paaugstinājās līdz Ordovičas perioda sākumam, un parādījās pirmie sauszemes augi. Kontinenti saplīsa, pārraujot okeāna dibenu un izraisot lielu vulkānisko aktivitāti. Kad zemes masas virzījās uz Zemes polāro reģionu pusi, sākās ledus laikmeti, temperatūra pazeminājās visā planētā un viena trešdaļa dzīvības uz Zemes izzuda.
Silūrs
Dzīve atjaunojās, sākoties Silūra periodam pirms 443,7 miljoniem gadu. Koraļļu rifi un zivis parādījās siltās, seklās jūrās. Temperatūra paaugstinājās, izveidojot atšķirīgas klimatiskās zonas. Kontinentālajai masai dienvidu puslodē bija polāra ledus cepure, kas ziemeļu virzienā saplūda mērenā joslā un sausos zemes apstākļos ap ekvatoru. Siltās jūras sāļus nogulsnēja piekrastes reģionos, mudinot jūras augus un dzīvniekus pielāgoties dzīvei uz sauszemes.
Devona
Kad pirms 416 miljoniem gadu sākās devona periods, blakus ekvatoram atradās tikai divas sauszemes masas. Temperatūra sasila, mitrāji kļuva sausāki, un uz zemes auga koki, savukārt jūrās attīstījās ļoti daudz dažādu zivju. Pirms 359 miljoniem gadu perioda beigās virs dienvidu polārā reģiona izveidojās ledus, izraisot jūras līmeņa pazemināšanos, kam sekoja gandrīz 70 procentu jūras dzīvību izmiršana. Tajā pašā laikā temperatūra ziemeļu puslodē paaugstinājās.
Oglekļa un permi
Karbona periodā ziemeļu puslodē klimats mainījās no karstā tuksneša līdz mitriem un mitriem apstākļiem. Sulīgi augi un koki auga purvos un palienēs. Permas perioda sākumā pirms 299 miljoniem gadu divas galvenās kontinentālās masas tuvojās, jūras starp tām aizvērās, jūras dzīvotnes samazinājās un klimats kļuva sauss. Kontinentālās sadursmes veidoja tādus kalnus kā Apalači un Urāli. Vulkāni atmosfērā izšļakstīja pelnus, bloķējot saules gaismu un liekot pazemināties temperatūrai un atmosfēras skābekļa līmenim. Jūra kļuva toksiska, jo izdalījās jūras nogulsnēs iesprostotais metāns un oglekļa dioksīds. Līdz 251 miljonam gadu Zemes ozona slānis tika iznīcināts un 90 līdz 95 procenti dzīvības bija izmiruši.