П. э. характеризуется двумя главными эпохами складчатости. Одна из них — каледонская складчатость
—
с наибольшей интенсивностью проявилась в начале и особенно в середине П. э.; главные её фазы отмечаются между ордовиком и силуром и в начале девона, после чего на широких площадях началось формирование горных цепей и накопление красноцветных обломочных отложений молассовой формации (см.
Молассы
). Каледонская складчатость особенно отчётливо проявилась в Великобритании, на Скандинавском полуострове, на Шпицбергене, в Казахстане, в Западном Саяне, в Ньюфаундленде и Аппалачах. Грандиозная герцинская складчатость
охватывает конец палеозоя; наиболее интенсивные её проявления отмечаются во второй половине каменноугольного периода и в пермском периоде. После горообразования на границе этих двух периодов особенно большое разнообразие получают красноцветные молассовые образования. В результате герцинской складчатости сформировались горные сооружения Центральной Европы, Урала, Аппалачи и др. Вероятно, в первую половину П. э. уже существовали огромные материковые массивы, определившие палеогеографическую обстановку не только П. э., но и последующей геологической истории Земли. Огромный континент Гондвана
охватывал платформы Южного полушария. Морские мелководные бассейны в палеозое заливали лишь краевые части этого континента; обычно на нём формировались различные континентальные отложения, а в некоторые эпохи — ледниковые отложения. Следы древнего оледенения можно видеть среди пород верхнего ордовика Африки, однако наиболее широко представлены они в толщах каменноугольного и пермского возрастов. Ископаемые ледниковые образования этого возраста (тиллиты
)
известны в Южной Америке, Южной Африке, Австралии и Индии. В Северном полушарии во второй половине П. э. существовал обширный материк Ангарида
,
включающий Сибирскую платформу и прилегающие горные сооружения. Органический мир.
В самом начале палеозоя произошло внезапное появление и быстрое расселение форм с твёрдым скелетом, ранее не встречавшихся. К ним относятся хиолиты, хиолительминты, гастроподы, брахиоподы и археоциаты — древнейшие рифостроящие организмы, вымершие к концу раннего кембрия. В нижнем палеозое широко распространены древнейшие членистоногие — трилобиты. Они составляли значительную часть органического мира кембрийских и ордовикских морей, менее многочисленны они были в ордовике и силуре и вымерли в конце П. э. С самого начала кембрийского периода в значительном количестве появились хиолиты и настоящие моллюски. Большого разнообразия достигали плеченогие
(брахиоподы), имевшие важное значение для расчленения пластов среднего и верхнего палеозоя. Вместе с брюхоногими (гастроподами) и двустворками (пелециподами) они жили на различных глубинах моря. В ордовике появились многочисленные одиночные и колониальные кораллы
, мшанки
, а также строматопороидеи
.
К беспозвоночным П. э., свободно плававшим на поверхности моря, относятся граптолиты
,
время существования которых в основном ограничено ордовиком и силуром, и головоногие моллюски
из группы наутилоидов, особенно богато представленные в ордовике. В девонском периоде они отходят на второй план, но быстро развиваются гониатиты
с
более сложно построенной раковиной; наконец, в верхнем палеозое широко распространились одноклеточные животные — фораминиферы
,
среди которых особенно важны фузулиниды, имевшие раковины необычайно сложного строения. Изменения раковин фузулинид в сравнительно короткие отрезки времени позволяют с большей детальностью сопоставлять одновозрастные отложения, заключающие их остатки в разных районах. Из позвоночных в П. э. появляются рыбы; в кембрии и ордовике распространены примитивные, бесчелюстные, а в силурийском и особенно в девонском периоде широко представлены двоякодышащие и кистепёрые рыбы. Из последних развились земноводные
(амфибии) — первые животные, вышедшие на сушу в конце девона. Древние амфибии П. э. относятся к вымершей группе панцирноголовых (стегоцефалов
).
В каменноугольном и особенно в пермском периоде наряду с ними существовали травоядные и хищные пресмыкающиеся.