Процесс эволюции рыб продолжался в ордовикском периоде вплоть до силурийского периода, когда, начиная с 400 000 000 лет, появились новые виды рыб. Они имели спинные плавники, чешую и челюсти.

В девонском периоде появляются двоякодышащие рыбы, способные получать кислород из воды при помощи жабер, а из воздуха при помощи примитивных лёгких, которые помогли в будущем сформироваться сухопутным формам жизни.

Так амфибии, которые способны жить как в воде, так и на суше, появляются уже в окаменелостях конца девонского периода; они имеют все признаки происхождения от двоякодышащих рыб. Процесс мутагенеза амфибий от рыб длился более 15 миллионов лет. Процесс мутагенеза любых форм жизни не так прост; в периоды массового мутагенеза, как в кембрии или девоне, по всей вероятности, возникали специфические условия, при которых жизнь подвергала испытаниям естественным отбором все виды животных и растений на их приспособляемость к условиям их среды обитания. И горе, не успевшим приспособиться; метла естественного отбора сметала их в каменные скрижали метаистории. В таких условиях естественный отбор не мог не развить множества параллельных, близкородственных ветвей, конвергируюшихся по тем или другим признакам, испытывая их на прочность.

С карбонского периода находят ископаемые останки новой формы. Это пресмыкающиеся рептилии, развившиеся через мутагенез от амфибий. Расцвету рептилий, среди которых наиболее известны динозавры, способствовало возникновение яйца с прочной внешней оболочкой, которые можно было откладывать на суше, а не только в воде, как это было у всех прежних форм жизни. Это произошло в каменноугольный период, то есть в карбоне, около 330 миллионов лет назад.

Каменноугольный период говорит сам за себя; окаменевший уголь – это остатки огромных отложений растительных форм органической жизни на земле. Уже в силурийский период появляются споровые растения; они росли в местах, где было много влаги. В угольных месторождениях наблюдаются чередования пластов угля с пластами морских осадков, что свидетельствует о колебаниях уровня океана в палеозое. Споры подобны яйцам; они распространяются ветром и водными потоками на огромных площадях.

Не менее важно отметить и такой факт, как появление насекомых в девонский период, это произошло до массового заселения суши амфибиями, но после появления сухопутных растений. Первые насекомые были бескрылыми, но в конце палеозоя пребывали на суше уже такие виды, как тараканы, кузнечики и стрекозы, то есть формы, обладающие крыльями и способные летать.

Необходимо отметить важность озонового слоя в верхних слоях атмосферы для органической жизни на земле. Озоновый слой, состоящий из трёх валентного кислорода поглощает ультрафиолетовую (коротковолновую) радиацию солнечной энергии, разрушающе воздействующей на биосферу земли. Жизнь в воде, возникшая ранее жизни в наземной среде, защищена водой от этого жёсткого излучения солнца. Озоновый слой мог возникнуть на рубеже около 2 000 000 000 лет назад, когда замечено возрастание количества кислорода в атмосфере земли, что и отразилось на образовании железистых минералов, чувствительных к окислению (ржавчина) и интефикации роста мутагенных форм жизни на суше. Исследования показали, что озоновый слой образуется при содержании в атмосфере 10% кислорода от того объёма, что имеет атмосфера в наше время. Такая ситуация возникла в силурийский период, то есть в период возникновения растительности на суше, что говорит об особой чувствительности растений к этому виду излучений.

Палеозойская эра к концу пермского периода завершилась массовым вымиранием, самым крупным в истории земли; более 80% всех видов, обитавших в конце пермского периода, погибла в результате изменения климата. Погибли и трилобиты.