Palæozoiske dyr levede i palæozoikum, en enorm strækning af tid strækker sig fra begyndelsen af den kambriske periode, 542 millioner år siden, at den katastrofale Perm-Trias udslettelse, omkring 251 millioner år siden. Den æra omfatter seks geologiske perioder, og fra yngste til ældste, de er: Kambrium, Ordovicium, Silur, Devon, Karbon, og Perm.
Den Paleozoic var en tid med ekstrem evolutionære forandringer og grundlaget for liv, som vi kender det blev sat i denne periode. Umiddelbart før Paleozoic, var der få, om nogen dyr med hårde skaller, og så vidt vi ved, var der ingen jord planter eller dyr overhovedet. Den største tidlige Paleozoic dyr var sandsynligvis ikke mere end et par inches i længden, da de tidligere Ediacarium samfund, som bestod af simple frond-lignende organismer op til en meter eller så længde, for det meste var død ud.
En af de første velkendte Paleozoic dyr, og i virkeligheden indikerer begyndelsen af hele æra, var den velkendte trilobitten et yderst talrige leddyr, der dannede sin egen klasse, Trilobita. Trilobites var blandt de første dyr til at få hårde skaller, og deres fossiler er så talrige, at du kan købe dem i dag på eBay for $ 10 US Dollars (USD) eller mindre. Selv de tidligste trilobites havde sammensatte øjne med calcit linser, en karakteristisk unikt til gruppen. For tiden, det var en imponerende evolutionær innovation.
Omkring ti eller deromkring millioner år inde i Paleozoic, formentlig den mest betydelige evolutionære stråling i livets historie indtraf - den kambriske eksplosion. Den kambriske eksplosion får sit navn på grund af den geologisk pludselige tilsynekomst af stort set alle moderne phyla selv hvirveldyr, repræsenteret ved første jawless fisk, hvilket ville være en succes for snesevis af millioner af år, indtil at blive erstattet af jawed fisk i Ordovicium.
En anden af de ikoniske palæozoiske dyr er eurypterids, havet skorpioner, som var karriere rovdyr i praktisk taget hele palæozoikum, kun at blive udryddet på sit meget slutter. Disse skorpioner er efterkommere af moderne skorpioner og nogle, såsom Jaekelopterus, oversteg to meter i længden. Selvom mange palæontologer sandsynligvis skuffet over, at eurypterids ikke rundt for at studere, ville de fleste beachgoers nok foretrække de forbliver uddøde.
Den Paleozoic oplevede udviklingen af de første jordbaserede flora og fauna, som hurtigt dækket de fleste af jordens landareal i denne periode. Land planter udviklet sig fra grønalger, ved først blot et par inches høj, indtil de udviklede vaskulære væv, så de blev en par meter høj. Efter at have udviklet ægte træ, kunne planter virkelig "sluppet løs", voksende mange gange ti meter høje af den sidste del af Paleozoic. Disse landplanter fik selskab af mange palæozoiske dyr, der havde udviklet evnen til at gå på land, og byder på uafhængige slægter af hvirvelløse dyr (mest insekter og chelicerates som mider) og hvirveldyr (fisk begyndte at gå på land og blev padder). Ved udgangen af perioden, der var så mange palæozoiske dyr, ledsaget af palæozoiske flora, at komplekse terrestriske økosystemer nogenlunde svarende til dem af alle fremtidige epoker blev etableret.
Palæozoikum sluttede med en katastrofal udslettelse der udslettede 97% af marine slægter og 70% af jordbaseret hvirveldyr slægter.
- Først vises under den siluriske Periode, karplanter er en mere avanceret plantearter med to transportformer væv: xylem og Phloem.