Najstarsza era eonu fanerozoicznego. Zaczęła się około 540 mln lat temu, a skończyła 250 mln lat temu (zobacz też Tabela stratygraficzna).
Paleozoik został umownie podzielony na sześć okresów: kambr, ordowik, sylur, dewon, karbon oraz perm.
Główne wydarzenia ery paleozoicznej to między innymi:
- w kambrze:
- kambryjska eksplozja życia – pojawienie się bogatej i zróżnicowanej fauny szkieletowej; wyodrębnienie się niemal wszystkich najważniejszych grup zwierząt morskich istniejących do dzisiaj
- ostateczny rozpad superkontynentu Rodinia lub, według innych hipotez, utworzonego w późnym neoproterozoiku kontynentu Pannocja
- w ordowiku:
- wielka radiacja ordowicka, czyli gwałtowny wzrost bioróżnorodności w oceanach; nastąpił on po wymieraniu w końcu kambru
- z końcem ordowiku (w hirnancie) zlodowacenie, a także pierwsze wymieranie spośród zaliczonych do tak zwanej “wielkiej piątki”
- powstanie mikrokontynentu Awalonia oraz zespołu mikrokontynentów Armoryka; jeszcze w kambrze stanowiły one część kontynentu Gondwana, natomiast w paleozoiku zostały przyłączone do dzisiejszej Europy (czyli ówczesnej Baltiki i Laurusji),
- z końcem ordowiku przyłączenie Awalonii do Baltiki; w ten sposób południowa część Wysp Brytyjskich, Holandia, Belgia i północne Niemcy stają się częścią tworzącej się dopiero Europy
- w sylurze:
- wyjście roślin i zwierząt bezkręgowych na ląd; pierwsze rośliny mogły jednak się tam pojawić już w ordowiku
- w morzach tworzą się struktury przypominające współczesne rafy, budowane przez koralowce oraz gąbki z grupy stromatoporoidów,
- dzisiejsza Europa (a wówczas Baltika) zbliża się do równika; tropikalne warunki klimatyczne na obszarze współczesnej północno-wschodniej Polski
- z końcem syluru kolizja Baltiki (dzisiejsza platforma wschodnioeuropejska) z Laurencją (platforma północnoamerykańska), przy jednoczesnym przyłączeniu Awalonii do powstającego kontynentu Laurusja; główna faza orogenezy kaledońskiej
- w efekcie ruchów górotwórczych z końcem syluru morze ustępuje z dużych obszarów dzisiejszej Europy Środkowej i Zachodniej
- w dewonie:
- wyjście kręgowców na ląd; pierwsze płazy
- pierwsze lasy
- w ciepłych morzach strefy tropikalnej bujnie rozwijały się rafopodobne budowle organiczne
- w późnym dewonie (w pobliżu granicy pomiędzy wiekami fran oraz famen) wielkie wymieranie; przerwany rozwój dewońskich raf
- na terenie dzisiejszej Europy (wówczas Laurusji) początkowo warunki głównie lądowe; podczas dewonu transgresja morska
- współczesna Europa znajduje się na równiku; pozostałości rafopodobnych struktur organicznych znalezione zostały między innymi w Polsce, w Górach Świętokrzyskich
- z początkiem dewonu kończy się orogeneza kaledońska; Baltika, Laurencja i Awalonia tworzą jeden kontynent: Laurusję
- do Laurusji zbliżają się mikrokontynenty określane zbiorczą nazwą Armoryka; w bezpośrednim sąsiedztwie Laurusji znajdują się one już we wczesnym dewonie, gdy zamknięty zostaje Ocean Reicki
- w karbonie:
- na lądach dominują płazy; w ciepłym klimacie tworzą się wielkie lasy i torfowiska; wśród roślin lądowych dominują widłakowate, skrzypowe oraz paprocie, ale pojawiają się także nagonasienne (kordaity)
- w trakcie orogenezy waryscyjskiej do Laurusji przyłączona zostaje Armoryka, a także znajdująca się dalej na południe Gondwana; w ten sposób powstaje superkontynent Pangea, który z końcem permu skupi w sobie niemal wszystkie lądy całej kuli ziemskiej
- przyłączenie Armoryki do Laurusji sprawia, że tworząca się ciągle Europa zostaje powiększona o teren dzisiejszej Francji, północnej Hiszpanii, środkowych Niemiec, Czech i południowo-zachodniej Polski (Sudety)
- ruchy górotwórcze orogenezy waryscyjskiej powodują wycofanie się morza, a następnie wypiętrzenie na terenie dzisiejszej Europy Środkowej ogromnych pasm górskich; wewnątrz nich oraz na ich przedpolu tworzyły się rozległe zapadliska śródgórskie i przedgórskie, w których powstawały bogate złoża węgla kamiennego
- teren dzisiejszej Europy znajduje się w rejonie równika; na obszarach wynurzonych rosną wielkie lasy
- w permie:
- płazy ustępują powoli gadom ssakokształtnym; wśród roślin lądowych widłakowate i paprocie ustępują z kolei roślinom nagonasiennym; pojawiają się też istniejące do dziś miłorzębowate i sagowce
- z końcem permu największe wielkie wymieranie w historii życia na Ziemi; ginie ponad 90 procent morskich gatunków zwierząt
- powstaje Pangea; do wschodnich krańców dzisiejszej Europy (w rejonie Uralu) przyłączona zostaje Syberia wraz z Kazachstanią; część Pangei obejmująca Amerykę Północną, Europę i północną część Azji nazywana bywa Laurazją
- na terenie współczesnej Europy początkowo dominują warunki lądowe (efekt ruchów górotwórczych orogenezy waryscyjskiej), stopniowo – wraz z niszczeniem waryscyjskich pasm górskich – na tereny te wkracza morze, zwłaszcza podczas tak zwanej transgresji cechsztyńskiej
- klimat się osusza; w płytkich morzach strefy tropikalnej i zwrotnikowej powstają złoża ewaporatów w postaci cyklotemów solnych, na które składają się: łupki miedzionośne, dolomity i wapienie, gipsy oraz anhydryty, a także sole kamienne i potasowo-magnezowe; złoża takie występują między innymi w centralnej i południowo-zachodniej Polsce