泥盆纪早期裸蕨类繁荣。中期后，腕足类和珊瑚发育、原始菊石、昆虫出现。晚期原始两栖类、迷齿类出现，蕨类植物和原始裸子植物出现；无颌类趋于灭绝。年代：4.05亿年前—3.5亿年前。

泥盆纪分为早泥盆世、中泥盆世、晚泥盆世。

从泥盆纪开始，地球又开始发生了海西运动。因此，泥盆纪时许多地区升起，露出海面成为陆地，古地理面貌与早古生代相比有很大的变化。在泥盆纪里蕨类植物繁盛，昆虫和两栖类兴起。在泥盆纪与石炭纪中间隔着一次大规模物种大灭绝——超级地幔柱。在此次物种大灭绝中，75%的物种灭绝。是灭绝物种第二多的物种大灭绝，仅次于第一多的二叠纪物种大灭绝——西伯利亚暗色岩事件。主要灭绝动物有：盾皮鱼类、艾登堡母鱼。脊椎动物进入飞跃发展时期，鱼形动物数量和种类增多，现代鱼类——硬骨鱼开始发展。泥盆纪常被称为“鱼类时代”。