A halak megjelenése a megelőző időszakban a tengeri élet evolúciójának csúcspontja. Ettől a ponttól a szárazföldi élet törzsfejlődése egyre fontosabbá válik. Ez az időszak az első szárazföldi állatok számára csaknem eszményien berendezett színteret nyit meg.
220.000.000 évvel ezelőtt a földrészek szárazföldi területei közül sok, beleértve Észak-Amerika nagy részét is, víz fölött állt. A szárazföldet burjánzó növénytakaró fedte; ez ténylegesen a páfrányok kora volt. Széndioxid még mindig jelen volt a légkörben, de már egyre kisebb mennyiségben.
Nem sokkal ezután Észak-Amerika középső részét elárasztotta a víz, melynek eredményeként két nagy beltenger jött létre. Az atlanti-óceáni és a csendes-óceáni part menti magasabb területek valamivel a mai partvonalakon túl helyezkedtek el. A két tenger nyomban egyesítette, összevegyítette a különböző életformáikat, és e tengeri állatvilág egyesülése jelentette a tengervízi élet gyors és világméretű hanyatlásának, valamint a következő, a szárazföldi élet időszakának a kezdetét.
210.000.000 évvel ezelőtt a meleg vizű sarki tengerek elborították Észak-Amerika és Európa nagy részét. A déli sarki vizek elárasztották Dél-Amerikát és Ausztráliát, míg Afrika és Ázsia magasan a vízszint felett volt.
Amikor a tengerek szintje a legmagasabban állt, egy új evolúciós fejlődési lépés történt meg hirtelenül. Egyszerre csak megjelentek az első szárazföldi állatok. Számos, a szárazföldön és a vízben egyaránt élni képes állatfaj létezett. Ezek a levegőt lélegző kétéltűek az ízeltlábúakból alakultak ki, melyek úszóhólyagjai tüdőkké fejlődtek.
A csigák, a skorpiók és a békák a tengerek sós vizeiből másztak a partra. Ma a békák még mindig a vízbe rakják a petéiket, és a porontyok először kis halakként, ebihalakként léteznek. Ez az időszak általánosan úgy ismert, mint a békák kora.
A rovarok nagyon röviddel ezután jelentek meg először, és a pókokkal, skorpiókkal, csótányokkal, tücskökkel és sáskákkal együtt hamarosan elterjedtek a világ földrészein. A szitakötők keresztmérete elérte a hetvenöt centimétert. A csótányok ezer fajtája fejlődött ki, és némelyikük tíz centiméter hosszúra is megnőtt.
A tüskésbőrűeknek két csoportja is különösen magas fejlettségi szintet ért el, és e korszak kövületei között valóban ezek a meghatározók. A nagy kagylóevő cápák szintén nagyon fejlettek voltak, és több mint ötmillió éven át ezek uralták a világtengereket. Az éghajlat még mindig enyhe és kiegyenlített volt; a tengervízi élet keveset változott. Kialakulóban voltak az édesvízi halak és a háromkaréjú ősrákok már közel jártak a kipusztuláshoz. Virágállatok ritkán fordultak elő, és a mészkő nagy részét a tengeri csillagok hozták létre. Az építőanyagként használatos nemesebb mészkő ebben az időszakban rakódott le.
Számos beltenger vize oly nagy mértékben telítődött mészkővel és egyéb ásványi anyagokkal, hogy ez erős hatással volt sok tengeri faj tökéletesedésére és fejlődésére. Végül a tengerek az általános kiülepedés eredményeként megtisztultak, s az üledékek néhol horganyt és ólmot is tartalmaztak.
A korai karbon időszak üledékes rétegei 150-600 méter vastagok, összetételük pedig homokkő, palás agyag és mészkő. A legrégibb kőzetrétegek szárazföldi és tengeri növények és állatok kövületeit egyaránt tartalmazzák, kavics- és vízgyűjtői üledékek mellett. A kevéssé hasznosítható szén is megtalálható ezekben a régebbi kőzetrétegekben. Ezek az üledékek Európa-szerte nagyon hasonlítanak az Észak-Amerikában lerakódottakhoz.
E korszak vége felé Észak-Amerika szárazföldje elkezdett emelkedni. Volt közben egy rövid megszakítás, s ekkor a tenger újból elborította a korábbi alapzatát. Ez rövid ideig tartó áradás volt, és a szárazföld legnagyobb része hamarosan jóval a vízszint fölé került. Dél-Amerika még mindig össze volt kötve Európával Afrikán keresztül.
Ebben az időszakban kezdődött meg a Vogézek, a Fekete-erdő és az Urál hegység kiemelkedése. Más és idősebb hegységek tönkjei egész Nagy-Britannia- és Európa-szerte fellelhetők.
200.000.000 évvel ezelőtt kezdődtek el a karbon időszak valóban tevékeny szakaszai. Húszmillió évvel ezen időszak előtt rakódtak le az első szénüledékek, de most már jóval kiterjedtebb szénképződési folyamatok zajlottak. A tényleges szénképződési időszak hossza valamelyest meghaladta a huszonötmillió évet.
A szárazföld rendszeres időközönként felemelkedett, majd lesüllyedt a változó tengerszint miatt, melyet viszont a tengerfenék működése váltott ki. E kéregnyugtalanság—a szárazföld süllyedése és emelkedése—a parti mocsarak burjánzó növényvilágával együtt hozzájárult a kiterjedt szénlerakódások létrejöttéhez, ami miatt ezt az időszakot karbonnak is nevezik. Az éghajlat még mindig enyhe volt világszerte.
A szénrétegek palás anyaggal, kővel és törmelékkőzettel váltakoznak. E kőágyak vastagsága az Egyesült Államok középső és keleti részén tizenkettő és tizenöt méter között változik. De ezeknek az üledékeknek a nagy része a későbbi kiemelkedések során kimosódott. Észak-Amerika és Európa egyes részein a széntartalmú kőzetrétegek 5400 méter vastagok.
A jelenlegi szénágyak alatt fekvő agyagban növekedett fagyökerek jelenléte azt példázza, hogy a szén pontosan ott képződött, ahol ma is megtalálható. A kőszén annak a buja növényzetnek a vízmosta és nyomás-alakította maradványa, mely e távoli korszak ingoványaiban és mocsaras partszakaszain nőtt. A szénrétegek gyakran tartalmaznak földgázt és kőolajat is. A tőzegágyak, a múltbeli növényi élet maradványai elszenesednek, ha megfelelő nyomás és hő éri azokat. Az antracit a kőszénnél nagyobb nyomás és hő hatására jön létre.
Észak-Amerikában a szénrétegek száma, mely azt mutatja, hogy a szárazföld hányszor süllyedt le és emelkedett ki, a különféle ágyakban változó, mégpedig Illinoisban tíz, Pennsylvaniában húsz, Alabamában harmincöt, Kanadában pedig hetvenöt. A kőszénágyakban édesvízi és tengeri kövületek egyaránt vannak.
Észak- és Dél-Amerika hegyei e korszakban végig mozgásban voltak, az Andok és a déli ősi Szikláshegység is emelkedőben volt. Az atlanti-óceáni és a csendes-óceáni partok nagy magasföldjei süllyedni kezdtek, végül oly mértékben lepusztultak és elmerültek, hogy a két világtenger partvonalai visszahúzódtak nagyjából a jelenlegi helyzetükbe. Ennek az áradásnak az üledékei átlagosan mintegy háromszáz méter vastagok.
190.000.000 évvel ezelőtt az észak-amerikai karbon tenger nyugati irányban a jelenlegi sziklás-hegységi térségen is túlra terjeszkedett, s Kalifornia északi részén keresztül összeköttetést teremtett a Csendes-óceánnal. Amerika- és Európa-szerte rétegről rétegre folytatódott a szénlerakódás, ahogy a parti területek kiemelkedtek, majd lesüllyedtek a tengerparti szintingadozás korszakaiban.
180.000.000 évvel ezelőtt zárult le a karbon időszak, amely alatt szénképződés ment végbe az egész világon—Európában, Indiában, Kínában, Észak-Afrikában és az Amerikákban. A szénképződési időszak végén Észak-Amerika a Mississippi völgyétől keletre kiemelkedett, és e terület nagy része azóta is a tenger szintje felett van. E szárazföld-kiemelkedési időszak jelenti Észak-Amerika mai hegységei létének a kezdetét, mind az Appalache-térségben, mind pedig nyugaton. Tűzhányók működtek Alaszkában és Kaliforniában, valamint Európa és Ázsia hegységképző vidékein is. Amerika keleti és Európa nyugati része összeköttetésben állt a grönlandi földrésszel.
A szárazföld kiemelkedése elkezdte megváltoztatni a korábbi korszakok tengeri éghajlatát és elkezdte felváltani azt a kevésbé enyhe és inkább változatos szárazföldi éghajlattal.
Ezekben az időkben a növények egysejtű csíramagosak voltak, és a szél ezeket az ivartalan szaporítósejteket nagyon messzire is eljuttatta. A karbon időszaki fák törzsének átmérője nemritkán elérte a két métert, a magasságuk pedig a csaknem negyven métert. A mai páfrányok valóban e letűnt korok emlékei.
Általában véve ezek voltak az édesvízi élőlények fejlődésének időszakai; kevés változás ment végbe az előző tengervízi életben. De ennek az időszaknak a legfontosabb jellemzője a békák és számos unokatestvérük hirtelen megjelenése. A szénkor jellemző vonásai az élet terén a páfrányok és a békák voltak.