התקופה הפליוזואית מתחילה לאחר הטרום-קמבריאה לפני כ- 297 מיליון שנה ומסתיימת עם תחילת התקופה המזוזואית לפני כ -250 מיליון שנה. כל עידן מרכזי ב- סולם זמן גיאולוגי התפרק עוד יותר לתקופות שהוגדרו על ידי סוג החיים שהתפתחו במהלך פרק הזמן הזה. לפעמים תקופות היו מסתיימות כאשר א הכחדה המונית היה מוחק רוב של כל המינים החיים על כדור הארץ באותה תקופה. לאחר תום זמן הטרום-קמבריה, התרחשה התפתחות גדולה ומהירה יחסית של מינים שאכלסה את כדור הארץ עם צורות חיים מגוונות ומעניינות רבות במהלך התקופה הפליוזואית.
התקופה הראשונה בתקופה הפליוזואית ידועה בשם התקופה הקמבריתית. רבים מאבות אבותיו של המינים שהתפתחו למה שאנו מכירים כיום התרחשו לראשונה במהלך הפיצוץ הקמבריאי בראשית האלפים של תקופה זו. אף על פי ש"פיצוץ "החיים הזה לקח מיליוני שנים לקרות, זהו פרק זמן יחסית יחסית בהשוואה לכל ההיסטוריה של כדור הארץ.
בזמן זה היו כמה יבשות שהיו שונות מאלו שאנו מכירים כיום, וכל השטויות הללו הצטופפו בחצי הכדור הדרומי של כדור הארץ. זה הותיר מרחבים גדולים מאוד של האוקיאנוס בהם חיי הים יכלו לשגשג ולהבדיל בקצב מהיר למדי. מפרט מהיר זה הוביל לרמה של מגוון גנטי של מינים שמעולם לא נראו בעבר בתולדות החיים על כדור הארץ.
כמעט כל החיים נמצאו באוקיינוסים בתקופה הקמבריאית: אם היו חיים כלשהם ביבשה הם היו מוגבלים למיקרואורגניזמים חד-תאיים. מאובנים המתוארכים לקמבריה נמצאו בכל רחבי העולם, אם כי ישנם שלושה אזורים גדולים המכונים מיטות מאובנות בהן נמצאו מרבית המאובנים הללו. מיטות מאובנים אלה נמצאות בקנדה, גרינלנד וסין. זוהו הרבה סרטנים גדולים טורפים, הדומים לשרימפס וסרטנים.
אחרי התקופה הקמבריאה הגיעה התקופה האורדוביצ'ית. התקופה השנייה של התקופה הפליוזואית נמשכה כ- 44 מיליון שנה וראתה יותר ויותר פיזור של חיי המים. טורפים גדולים הדומים לרכיכות שחגו על בעלי חיים קטנים יותר בקרקעית האוקיאנוס.
בתקופה האורדוביצ'נית, מרובה ומהירה למדי שינויים סביבתיים התרחש. קרחונים החלו לנוע מהקטבים אל היבשות וכתוצאה מכך מפלסי האוקיינוס ירדו משמעותית. השילוב של שינוי הטמפרטורה ואובדן מי האוקיאנוס הביא להכחדה המונית שסימנה את סוף התקופה. כ 75% מכלל המינים החיים באותה תקופה נכחדו.
לאחר ההכחדה ההמונית בסוף התקופה האורדוביצ'ית, היה צורך לגוון את החיים על פני האדמה כדי לפלס את דרכם. שינוי מרכזי אחד במערך כדור הארץ היה שהיבשות החלו להתמזג זו בזו, ויוצרות אפילו מרחב בלתי מפריע יותר באוקיינוסים לחיים ימיים לחיות ולשגשג עם התפתחותם מגוונת. בעלי חיים הצליחו לשחות ולהאכיל קרוב יותר לפני השטח מאי פעם בתולדות החיים על כדור הארץ.
היו סוגים רבים ושונים של דגים נטולי לסת ואפילו דגי הסנפיר הראשון עם קרניים. בעוד שחיים על האדמה עדיין חסרים מעבר לחיידקים חד-תאיים, המגוון החל להתהפך. רמות חמצן באטמוספרה היו כמעט כמעט ברמות המודרניות שלנו, ולכן נקבע הבמה ליותר סוגים של מינים ואפילו מינים יבשתיים שיתחילו להופיע. לקראת סוף התקופה השילורית נצפו ביבשות סוגים מסוימים של צמחי קרקע וסקולריים כמו גם בעלי החיים הראשונים, פרוקי הרגליים.
הגיוון היה מהיר ונפוץ בתקופת דווון. צמחי אדמה הפכו נפוצים יותר וכללו שרכים, טחבים ואפילו צמחים זרעים. שורשי צמחי האדמה המוקדמים הללו עזרו להכניס סלע מבולחן לאדמה וזה יצר הזדמנות גדולה יותר לצמחים להשתרש ולצמוח על היבשה. הרבה חרקים החלו להיראות גם בתקופת דווון. לקראת הסוף, דו-חיים עשו דרכם ליבשה. מכיוון שהיבשות התקרבו עוד יותר זו לזו, חיות האדמה החדשות יכלו להתפשט בקלות ולמצוא נישה.
בינתיים, שוב באוקיינוסים, דגים חסרי לסת הסתגלו והתפתחו והיו לסתות וקשקשים כמו הדגים המודרניים שאנו מכירים כיום. לרוע המזל, התקופה הדבונית הסתיימה כשמטאוריטים גדולים פגעו בכדור הארץ. ההערכה היא שההשפעה מטאוריטים אלה גרמה להכחדה המונית שהוציאה כמעט 75% ממיני בעלי החיים המימיים שהתפתחו.
התקופה הפחמיתית הייתה תקופה בה גיוון המינים נאלץ לבנות מחדש מהכחדה המונית קודמת. מכיוון שההכחדה ההמונית של התקופה הדבונית הוגבלה ברובה לאוקיינוסים, צמחי אדמה ובעלי חיים המשיכו לשגשג ולהתפתח בקצב מהיר. דו-חיים הסתגלו עוד יותר והתפצלו לאבותיהם הקדומים של זוחלים. היבשות עדיין התכנסו והארצות הדרומיות ביותר היו מכוסות שוב על ידי קרחונים. עם זאת, היו גם אקלים טרופי בהם צמחי האדמה גדלו ושופעים והתפתחו למינים רבים ומיוחדים. צמחים אלה בביצות הביצות הם אלו אשר יתפרקו לפחם בו אנו משתמשים כיום בזמננו המודרני לדלקים ולמטרות אחרות.
באשר לחיים באוקיינוסים, נראה כי קצב ההתפתחות היה איטי במידה ניכרת מקודם. בעוד שהמינים שהצליחו לשרוד את ההכחדה ההמונית האחרונה המשיכו לצמוח ולהסתעף למינים חדשים, דומים, רבים מסוגי בעלי החיים שאבדו להכחדה מעולם לא חזרו.
לבסוף, בתקופת הפרמיאן, כל היבשות על כדור הארץ התאגדו לחלוטין כדי ליצור את יבשת העל המכונה פנגיאה. בחלקים הראשונים של תקופה זו המשיכו החיים להתפתח ומינים חדשים התהוו. זוחלים נוצרו במלואם והם אפילו התפצלו לענף שיוביל בסופו של דבר ליונקים בעידן המזוזואיק. הדגים מאוקיאנוסים של מי המלח הותאמו גם הם בכדי להיות מסוגלים לחיות בכיסי המים המתוקים ברחבי יבשת פנגיאה והולידו חיות מים מתוקים.
לרוע המזל, הזמן הזה של מגוון המינים הגיע לסיומו, בין השאר בזכות שפע של געש געש פיצוצים שדללו חמצן והשפיעו על האקלים על ידי חסימת אור השמש ואיפשרו לקרחונים גדולים להשתלט על. כל זה הביא להכחדה ההמונית הגדולה ביותר בתולדות כדור הארץ. ההערכה היא כי 96% מכלל המינים נמחקו לחלוטין והתקופה הפליוזואית הגיעה לסיומה.