這個時候還是以海生物爲主，在淺海海底棲息的生物之中，腕足動物的數量最多，殼長可超過八十釐米，發育匙形臺、五房貝族，始於晚期的奧陶紀，到志留紀達到鼎盛。無洞貝族、無窗貝族、石燕族，自奧陶紀之後，穩定發展，後來成爲腕足動物的主要族羣。在奧陶紀大量繁殖的正形貝、扭形貝，到志留紀明顯的衰落。海生無脊椎動物在志留紀時乃佔重要的地位，各個門類的種屬更替和內部組分有所變化。如筆石動物保留雙筆石類，新興的單筆石類也是比較繁盛的。腕足動物內部的結構變化是比較複雜的，如五房貝目、石燕貝目、小嘴貝目得到發展。軟體動物蟲頭足綱，鸚鵡螺類顯着的減少，而雙殼綱、腹足綱則逐步發展。三葉蟲開始衰退，但是蛛形目和介形目大量發展。節肢動物中的板足鱟，也稱海蠍。
在晚期的志留紀海洋中廣泛分佈，珊瑚和層孔蟲也是比較繁盛的，常常形成生物礁、生物丘、生物層。四射珊瑚、束板珊瑚、日射珊瑚，數量和種類繁多。植物除海生藻類乃然繁盛之外，志留紀末期，陸生植物從水中開始向陸地發展，裸蕨類植物首次出現。劇烈的造山運動，海洋麪積減少，陸地面積不斷的擴大，作爲陸生高等植物的先驅，低等維管束植物開始出現並逐漸的佔領陸地。其中，裸蕨類和石松類。
在淺海之中，在奧陶紀出現的脊椎動物無頜魚類進一步發展，進化有頜魚類開始出現，爲後來魚類高等脊椎動物奠定基礎。繁盛一時的三葉蟲開始逐漸的衰退，板足鱟類開始興起，是當時海洋節肢動物個體最大的種類。在志留紀晚期，早期的昆蟲和蛛形的節肢類已經在陸地出現。
隨着紀元的推演，泥盆紀是地質時代古生代中的第四紀，屬於顯生宙古生代。約四點零五億年前至三點五億年前，早期裸蕨類開始繁榮。中期後，腕足類和珊瑚的發育，原始菊石、昆蟲開始出現。晚期原始兩棲類、迷齒類開始出現，蕨類植物和原始的裸子植物出現，無頜類趨於滅絕。以泥盆紀開始，地球又開始海西運動，很多地方開始上升，露出海面成爲陸地。泥盆紀早期裸蕨類繁茂，中期以後，蕨類與原始的裸子植物出現，無脊椎動物除珊瑚、腕足類和層孔蟲等繼續繁盛之外，還出現了原始的菊石和昆蟲，脊椎動物之中的魚類空前發展，故泥盆紀又有魚類時代之稱。晚期甲冑魚趨於滅絕，原始的兩棲類開始出現，腕足類在泥盆紀發展順速。志留紀開始出現的石燕貝目成爲泥盆紀重要的化石。此外，穿孔貝目、扭月貝目、無洞貝目和小嘴貝目的劃分在和對比的泥盆紀地層中極爲重要。泡沫型和雙帶型四射珊瑚在那個時候是相當的繁盛。泥盆紀早期以泡沫型爲主，雙帶型珊瑚開始興起。中、晚期的泥盆紀以雙帶型珊瑚佔主要的地位，鸚鵡螺類大大的減少，菊石中的棱菊石類和海神石類繁盛起來，正筆石類大部分滅絕。泥盆紀早期殘存少量的單筆石科、竹節石類始於奧陶紀，泥盆紀一度達到鼎盛，泥盆紀末期滅絕，其中以薄殼型和塔節石類繁盛，光殼節石類也十分的重要，牙形石演化到泥盆紀又進入一個發展高峯，早在泥盆紀以無頜類居多。中、晚期泥盆紀時期的盾皮魚是相當繁盛的，它們具有原始的顎，偶鰭發育，成歪形位。泥盆紀早期裸蕨植物較爲繁盛，有少量的石松類植物，多爲簡單形態，是個體不大的草本類。泥盆紀中期，裸蕨植物乃佔優勢，但是原始的石松類植物是更加的發達，出現了原始的楔葉植物和最原始的真蕨植物。泥盆紀晚期，裸蕨植物瀕臨滅絕，石松類繼續繁盛。節蕨類、原始的楔葉植物獲得發展，新的真蕨類和種子蕨類開始出現。那個時候的氣候還是很溫暖的，陸生植物從一株小無葉的種到一株高達十二米的樹狀，蕨類均有。
三點七七億年前的某一天，大地開始劇烈的晃動，地動山搖，塵土飛揚，遮天蔽日而來的烏雲，天空瞬間暗淡下來，如同黑夜，大量的高溫氣體從某海牀裂縫中噴出，導致附近的海水開始沸騰，煙霧瀰漫於上空，很多魚類的屍體漂浮在沸騰的海面之上，一股濃濃的腥臭味撲鼻而來。河牀不斷的顫抖，頓時迸裂，三百多億立方千米的岩漿噴涌而出，將海平面爆裂而開，直衝雲霄，衝散這厚厚的雲層，燒紅整個天空，眼前是一片暗紅。滾落的岩石很快的摧毀了附近所有的珊瑚礁和其它的生物。岩漿不僅使海水的溫度大幅升高，燙死成千上萬的生物，還污染了海水。岩漿中的有毒物質與海水發生化學反應，使海水發生酸化，大量的動物因爲無法呼吸而死亡。在離災難發生五千多年之後，海水之中的污染物擴散在大氣之中，其中大部分是溫室氣體——二氧化碳，導致全球氣溫迅速升高，達到三十攝氏度，洋流也停止運動。在赤道地區，海水溫度由二十攝氏度升到三十二攝氏度，更多的珊瑚無法在高溫生存而死去。在災難發生十萬年之後，岩漿還在繼續噴發，此時的陸地是沒有土壤的，由於植物枯敗後的腐化，土壤才覆蓋於地面之上，成爲海藻很好的養料，海藻的興盛消耗大量的氧氣，加快動物的滅絕。災難發生七十五年之後，天空的水蒸氣與二氧化硫發生化學反應，下起了酸雨，連續數萬年的酸雨的泛濫使植物的數量進一步減少，土壤發生酸化。超級地幔柱衝破海牀一百三十萬年，也就是三點七六萬年前。在中國的西部，大地開始劇烈的顫動，一個直徑八千米的火山口中，二十萬立方千米岩漿噴發而出，岩漿淹沒了方圓五十千米所有的地方，大部分陸上動物瀕臨滅絕。火山噴出的火山灰和有毒氣體遮天蔽日而來，完全遮住了陽光，大地陷入兩百多萬年的長夜之中。一百多萬年之中，地球的溫度不斷的升高，火山灰使陽光發生折射，地球無法獲得太陽能，海水從三十二攝氏度跌倒十六攝氏度，淺海之中的魚卵立即全部死亡，地球陷入嚴重的冰期。在災難發生一百五十萬年之後，地球開始一百多萬間的一場大雪，這是有史以來第一次最長的大雪，大雪持續了數年之後，冰冷的海水之中的生物開始大量的死亡。