Позднепалеозойский этап (410 — 235 млн. лет).

В девонском периоде сформировались следующие климатические пояса: экваториальный, тропический переменно-влажный и тропический аридный. Температурный режим для всех поясов был высоким (среднегодовая температура 23–31⁰ С). Тропический аридный климат был в Евразии, до Северной Земли и Индигирки включительно, в Канаде, в Южной Америке, Австралии и Африке. Экваториальный климат был развит на территории Альпийской Европы, Индии, Индокитая, Южного Китая, Зондского архипелага, на юге США, на севере Мексики, в северо-восточной Австралии. Переменно-влажный климат сформировался узкой полосой на территории Казахстана и Сибири.

Органический мир. Сокращение количества трилобитов, обитавших на мелководье. Полностью вымирают граптолиты. Растительные и животные организмы планомерно начинают осваивать сушу. Период развития рыб (позвоночных животных). Появились панцирные, хрящевые и костные рыбы. Они дали начало амфибиям. В морях девона максимального расцвета достигли замковые брахиоподы. Началось развитие аммоноидей (головоногих моллюсков) и угасание наутилоидей и особенно представителей других подклассов с прямой раковиной. Дальнейшее развитие получили крышечные четырехлучевые кораллы – Calceola. Они вытесняли кораллы-табуляты. Кораллы, известковые водоросли, мшанки, морские лилии создавали рифы. Среди беспозвоночных развивались ракоскорпионы, остракоды, фораминиферы–фузулины, губки, морские ежи и особенно конодонты. Появилась растительность из плауновидных, членистостебельных и папоротников.

Полезные ископаемые девона были экзогенные и эндогенные. Среди экзогенных самые древние угли Земли – на территории Норвегии, Кузбасса, Тимана. А также битуминизированные сланцы и нефть – Волго-Уральский бассейн, Тимано-Печорский, Припятский, Канада, США, Амазонский, Сахара и калийные соли – Беларусь, Саскачевань в Канаде. Среди эндогенных – медно-колчеданные руды Урала, Кавказа, Алтая, железные руды Урала, Казахстана, алмазы Сибири и Архангельской области.

Каменноугольный (карбоновый) период длился 74 млн лет с 350 млн до 286 млн по изотопному летоисчислению.

Наблюдается первая дифференциация климатических процессов по территории Земли. Климат раннего карбона имел характер, сходный с современным климатом влажных тропиков. Температура воздуха повсеместно составляла 23–31⁰ С, а годовое количество осадков превышало 2000 мм. Сезонным колебаниям были подвержены температуры воздуха, т. к. у деревьев в этом поясе появились годичные кольца. В пределах Аравийской и Индостанской платформ и южнее существовала южная теплоумеренная климатическая зона со среднегодовыми температурами воздуха 17–12⁰ С и количеством осадков более 2000 мм/год. Как и для северной зоны, было характерно сезонное колебание температуры при постоянной влажности. В конце верхнего карбона в этой зоне отмечено похолодание, приведшее к небольшому оледенению и образованию ледниковых отложений тиллитов на территории Индостанской, Бразильской, Южно-Африканской и Австралийской плит, составлявших единый материк Гондвану. Термическая зональность вызвала развитие меридиональной циркуляции воздушных масс.

Фауна и флора имела однотипный характер. Развитие значительных площадей суши и наличие климатической зональности повлияло на характер развития органического мира каменноугольного периода. К началу карбона растительность полностью становится континентальной, но еще экологически связанной с приморскими низменностями. Наиболее примечательной его чертой является пышное развитие наземной древесной растительности, покрывшей все континенты. Основные группы растений, появившиеся в девоне, получили в карбоне наивысшее развитие. На Земле впервые появились лесные ландшафты довольно разнообразного состава. В анатомическом строении растений выделяются крупные клетки, бурное развитие камбия и коры, каулифлория, ризофоры и др. Основной фон флоры составляли древовидные плауновидные, членистостебельные (хвощи), папоротники, птеридоспермиды и кордаитовые.

Проявляется зональность растительности.  Животный мир каменноугольного периода развивался в морской среде и на континентах. В морях продолжали существовать те же группы животных, что и в девоне, только произошло обновление состава семейств, родов и видов.  Во второй половине каменноугольного периода вслед за растительностью бурно развивались животные растительноядные. В основном это были членистоногие животные – многоножки, ракообразные, паукообразные. Среди них появились насекомые, которые дышали трахеями. Началось освоение воздушного пространства. Среди членистоногих образуются хищники. Неосвоенная экологическая ниша в виде гигантских лесных просторов начала быстро заполняться новыми животными – пресмыкающимися. Быстрый прогресс рептилий связан с рядом биологических преимуществ перед амфибиями – совершенное легочное дыхание и более интенсивное кровообращение, развитие плотного рогового покрова, предохранявшего тело от потери влаги, размножение на суше с помощью кладки яиц. Недостатком была их холоднокровность, что ограничивало климатическими показателями распространение рептилий. В итоге в каменноугольном периоде впервые сформировалась географическая зональность природы.

Полезные ископаемые. Огромные запасы органического вещества в карбоне дали начало 38 % мировых запасов угля, в образовании которых принимали участие отмеченные виды растений с мощной корой и древесиной.

Пермский период длился всего 38 млн лет с 286 млн до 248 млн по изотопному летоисчислению.

Климат пермского периода продолжал развиваться в структуре климата позднего карбона. В ранней перми широтная зональность климата напоминала климатическую зональность верхнего карбона. Без особых территориальных и функциональных изменений продолжал развиваться на северо-востоке Евразии пояс теплоумеренного (почти тропического) климата. Среднегодовые температуры воздуха в нем составляли 24–22⁰ С, а годовая сумма осадков превышала 2000 мм.

Вестфальская тропическая флора постепенно теряла влаголюбивые элементы (лепидодендроны, каламиты, сфенофиллы и обогащалась представителями голосеменных растений (хвойными, птеридоспермами, гинкговыми (байера) и цикадовыми (птерофиллумы). Морфологические особенности раннепермских растений – чешуйчатые листья, ребристость экзины пыльцы – указывают на ксерофильный характер и на то, что еще в ранней перми формировались ландшафты с красноземными корами выветривания и разреженной ксерофильной растительностью, в которой просматривается прообраз саванны.

В поздней перми в результате сильной аридизации климата высыхают аллювиальные приморские низменности и вымирает покрывавшая их влаголюбивая растительность. От огромных лесов остаются мелкие и редкие оазисы, разбросанные по речным долинам, где еще сохранялись водотоки. В Тунгусской области кордаитовые леса сохранились до конца перми, но ксерофитизация наблюдается и в этих лесах – уменьшились размеры растений, стала меньше листовая пластина, толстые и сочные листья замещаются тонкими, сухими и кожистыми, усложняется жилкование листа. На границе с тропическим ксерофильным редколесьем обнаруживается резкое уменьшение роли кордаитов и измельчение их форм, а широкое распространение получили древние хвойные, гинкговые и цикадовые (саговники).

В пермском периоде впервые начинает проявляться зоогеографическая зональность. Начинают складываться различия между морскими фаунами высоких и низких широт. В поздней перми происходит одно из самых значительных изменений в фауне. Вымирают трилобиты, гониатиты из амоноидей, ругозы и табуляты из кораллов, фузулиниды, много родов брахиопод. Кризис затронул лишь стеногалинные группы. Причиной кризиса явилось опреснение океана в связи с засухой и образованием мощных толщ галогенных осадков. Наземная фауна в пермском периоде была представлена земноводными, рептилиями, членистоногими, кистеперыми и двоякодышащими рыбами, пресноводными низшими ракообразными – эстериями и остракозами, двустворчатыми моллюсками. В ранней перми еще преобладали амфибии над рептилиями по количеству видов.