앞에 있었던 기간에 일어난 물고기의 출현은 해양-생명 진화의 정점을 이루었다. 이 시점부터 육지 생명의 진화는 더욱 중요해진다. 그리고 이 기간은 최초의 육상 동물들의 출현을 위해 거의 이상적으로 설치된 무대를 열어 주었다.
220,000,000년 전에, 북아메리카 대부분을 포함한 많은 대륙들이 물위로 올라와 있었다. 육지는 호화로운 식물들로 뒤덮였으며; 이 시기는 정말로 양치류 시대라고 할 정도였다. 이산화탄소가 여전히 대기 중에 있었지만 농도가 줄어들었다.
그로부터 얼마 지나지 않아서, 북아메리카의 중앙 부분이 침수되었고, 두 개의 거대한 내륙 바다가 조성되었다. 대서양과 태평양 연안에 있는 고지대들은 현재의 해변 바로 밖에 있었다. 이윽고 이들 두 바다들은 서로 연합되었고, 서로 달랐던 생명 형태들이 섞이게 되었으며, 이러한 해양 동물군(群) 연합은 해양 생명에게 신속하고 전 세계적인 쇠퇴가 시작되도록 하였으며 그 다음에 육상-생명 기간이 열리도록 하였다.
210,000,000년 전에, 따뜻한 온도의 북극해 바닷물이 북아메리카와 유럽 대부분을 덮었다. 남극 지방의 물은 남아메리카와 오스트레일리아를 침범하였고, 반면 아프리카와 아시아는 높이 솟아올랐다.
바다들이 절정에 이르렀을 때, 새로운 진화적 발전이 갑자기 이루어졌다. 최초의 육상 동물들이 갑자기 나타났다. 그것들 중에는 땅이나 물에서 살 수 있는 여러 종류의 동물들이 있었다. 공기로 숨을 쉬는 이 양서류들은 절지동물에서 발달된 것이었으며, 절지동물들의 부레가 허파로 진화하였다.
소금기가 있는 바닷물로부터 육상 달팽이들과 전갈들 그리고 개구리들이 기어 올라왔다. 오늘날의 개구리들은 여전히 물속에 알을 낳고 있으며, 새끼 때에는 작은 물고기처럼, 올챙이로 존재한다. 이 기간은 개구리 시대라고 구분하는 것이 좋을 것이다.
그 직후에, 곤충들이 처음으로 생겨났고, 거미, 전갈, 바퀴벌레, 귀뚜라미, 그리고 메뚜기들도 함께 나타났으며, 곧 전 세계의 대륙에 퍼졌다. 잠자리는 폭이 30인치나 되었다. 1,000여 종에 이르는 바퀴벌레들이 생겼고, 어떤 것들은 4인치 길이까지 자랐다.
두 가지의 극피동물들이 특별하게 잘 발생되었으며, 그것들은 화석이 되어 실체 안에서 이 신(新)시대를 잘 안내하고 있다. 조개를 먹는 큰 상어들도 역시 매우 잘 진화되었으며, 500만 년 이상 해양을 지배하였다. 기후는 여전히 온화하고 균일하였다; 해양 생명은 거의 변화가 없었다. 민물고기가 나타났고 삼엽충은 거의 소멸되었다. 산호초들이 줄어들었고, 석회암의 대부분은 바다나리에 의해서 조성되었다. 보다 아름다운 건축용 석회암들은 이 기간 동안 퇴적된 것이다.
대부분의 내륙 바다들 속에 있던 물은 석회를 비롯한 다른 광물질들에 의해서 너무 많이 변화되었으므로 많은 해양 종족들의 진화와 발전을 크게 방해하게 되었다. 결국에는 광대한 암석 퇴적 현상의 결과로 바다가 깨끗해졌고, 어떤 지역에서는 아연과 납 성분이 함유되어 있었다.
이러한 초기 석탄기의 퇴적층들은 500내지 2,000피트의 두께에 이르며, 사암과 이판암 그리고 석회암으로 구성되어 있다. 가장 오래된 지층은 많은 자갈과 하구(河口) 퇴적물과 함께, 육상 그리고 해상 동식물의 화석들이 들어 있다. 거의 활용할 수 없는 석탄이 비교적 오래된 이 지층에서 발견된다. 유럽에 널리 퍼져있는 이 퇴적층들은 북아메리카에 쌓여 있는 지층들과 매우 흡사하다.
이 시기가 끝날 무렵에 북아메리카가 융기하기 시작하였다. 이것은 잠깐 중단된 적이 있었고, 바닷물이 전에 들어와 있던 지역의 반 정도를 덮었다. 이것은 짧은 기간 동안의 침수였으며, 대부분의 육지는 곧 물위로 올라왔다. 남아메리카는 아프리카를 통하여 여전히 유럽과 연결되어 있었다.
이 시기에 보스게스와 흑림 그리고 우랄 산맥들이 형성되기 시작하였다. 고대에 형성된 다른 산들의 흔적들이 영국과 유럽 전역에서 발견된다.
200,000,000년 전에, 석탄기 중에서 실제로 활동적인 단계가 시작되었다. 이 시기가 있기 전 2천만 년 동안 전기 석탄 퇴적층들이 형성되었지만, 이때부터는 더욱 광대한 석탄 형성 활동이 진행되었다. 실재적인 석탄 퇴적 신(新)시대의 길이는 2천 5백만 년이 조금 넘는다.
육지는 해양 바닥의 활동에 의해서 바다물 높이가 바뀜에 따라 주기적으로 오르내렸다. 연안에 있는 늪지대들의 풍성한 초목들과 관련하여, 이러한 지구 지각의 불안정 상태─육지의 침강과 융기─는 광대한 석탄 퇴적층 형성에 기여하였으며, 이 기간이 석탄기로 알려지는 원인이 되었다. 그리고 기후는 지구 전체가 온화하였다.
석탄층들은 이판암과 암석 그리고 역암 등과 번갈아 가면서 형성되어 있다. 중부와 동부의 미국에 퍼져 있는 이러한 석탄 지대는 40피트 내지 50피트의 두께로 되어 있다. 그러나 이 퇴적층들 대부분은 나중에 육지가 융기되는 동안 물에 씻겨 내려갔다. 북아메리카와 유럽의 일부 지역에서는 석탄이 들어있는 지층이 18,000피트의 두께를 갖는 곳도 있다.
현재의 석탄 지대 밑에 있는 진흙 속에서 성장하던 나무뿌리들이 현존된다는 사실은, 그 석탄이 현재 발견되고 있는 바로 그곳에서 형성되었다는 것을 실증하는 것이다. 석탄은 이와 같은 먼 옛날 연안에 있던 늪지대와 습지에서 자라는 울창한 초목이 물의 보호 작용과 압력에 의한 변형으로 남아있는 물질이다. 석탄층에는 가스와 석유도 들어 있는 경우가 종종 있다. 성장이 멈춘 식물의 잔여물인 토탄(土炭) 지대는 적당한 압력과 열을 갖게 될 때 석탄 유형으로 바뀐다. 무연탄은 다른 석탄보다 더 많은 압력과 열을 받을 때 형성된다.
여러 지층들로 형성된 북아메리카의 석탄층들은 육지의 침강과 융기가 몇 번 발생되었는지를 나타내 주며, 일리노이에서의 10개로부터, 펜실베이니아에서는 20개, 앨라배마에서는 35개, 그리고 캐나다에서의 75개에 이르기까지 다양하다. 민물과 바닷물의 화석들이 석탄지대에서 발견된다.
이 신(新)시대 전체를 통하여 남-북 아메리카의 산들이 태동되었고, 안데스 산맥과 원시 형태의 남부 록키산맥이 융기되었다. 대서양과 태평양 연안의 거대한 높은 지대들이 가라앉기 시작하였고, 결국에는 매우 침식되고 가라앉게 되어 두 해양의 해안선들은 대략 현재의 위치까지 퇴각하였다. 이 침수기간에 퇴적된 층은 약 1,000피트의 두께에 이른다.
190,000,000년 전에, 북아메리카의 석탄기 바다가 현재의 록키산맥 지역까지 서쪽으로 확장되는 현상이 있었으며, 북부 캘리포니아를 통하여 태평양으로 연결되어 있었다. 해안선 지역이 변동을 일으키는 이 시기 동안 연안지대가 융기와 침강을 거듭하면서, 아메리카와 유럽 전역에 석탄이 여러 층으로 계속 쌓였다.
180,000,000년 전에, 석탄기가 끝나게 되며, 그 동안에 세계 전역─유럽, 인도, 중국, 북아프리카, 그리고 아메리카 대륙들─에 석탄이 형성되었다. 석탄-형성기가 끝날 무렵에 북아메리카의 미시시피 계곡 동쪽이 융기되었고, 그 지역 대부분은 그 후로 계속 해수면 위에 남아 있었다. 이러한 육지-융기 기간은 북아메리카, 현재 아팔라치아 지역과 서부 지역에 있는 산들이 형성되기 시작하는 기점이 되었다. 알래스카와 캘리포니아 그리고 유럽과 아시아의 산이-형성되는 지역들에서 화산 활동이 있었다. 동부 아메리카와 서부 유럽은 그린란드 대륙에 의해서 연결되어 있었다.
육지가 융기되자, 그 전에 있었던 시대들의 해양성 기후가 바뀌기 시작하였고, 그리하여 보다 기온이 낮고 변화가 많은 대륙성 기후가 시작되었다.
이 시기의 식물들은 씨를 맺었고, 바람에 의해서 먼 곳으로 넓게 퍼져갈 수 있었다. 석탄기의 나무줄기는 보통 직경이 7피트 정도였으며 125피트의 높이까지 자라는 것들도 있었다. 현대의 양치류들은 아득히 먼 옛 시대의 유물이다.
일반적으로, 이들은 민물 유기체를 위한 발달의 신(新)시대들이였으며; 그 전에 있었던 해양 생명에는 별로 변화가 없었다. 그러나 이 기간의 중요한 특징은 개구리 그리고 그와 비슷한 종류들의 갑작스러운 출현이다. 석탄기의 생명 특징은 양치류 식물과 개구리들이다.