Sebuah fitur penting dari kehidupan Paleozoikum adalah kemunculan berlimpah tiba-tiba dari hampir semua invertebrata filum hewan di awal Cambrian[[Kambrium]]. Vertebrata pertama kali muncul dalam bentuk ikan primitif, yang sangat beragam di periode [[Silur]] dan [[Devon]]. Hewan pertama untuk menjelajah ke lahan kering adalah arthropoda. Beberapa ikan memiliki paru-paru, dan sirip kuat tulang yang juga bisa merangkak ke darat. Tulang di sirip mereka akhirnya berkembang menjadi kaki dan mereka menjadi tetrapoda pertama. Amfibi adalah tetrapoda dominan hingga pertengahan CarboniveraKarbon, ketika perubahan iklim mengurangi keanekaragaman mereka. Kemudian, reptil berlimpah dan terus meningkat dalam jumlah dan jenis oleh PermianPerem akhir.[[Berkas:Asaphiscuswheelerii.jpg|jmpl|Fosil [[Trilobita]], organisme yang berkembang pada zaman Paleozoikum]]
