Pojawienie się ryb, w okresach poprzednich, stanowi apogeum ewolucji życia morskiego. Od tego czasu coraz większego znaczenia nabiera ewolucja życia lądowego. I okres ten zaczyna się scenerią niemal idealnie przygotowaną na pojawienie się pierwszych zwierząt lądowych.
220.000.000 lat temu ponad wodą znajdowało się wiele obszarów lądu kontynentalnego, razem z większą częścią Ameryki Północnej. Na Ziemi panowała ozdobna roślinność; był to prawdziwy wiek paproci. Dwutlenek węgla wciąż był w atmosferze, jednak w coraz mniejszym stężeniu.
Wkrótce potem zalana została centralna część Ameryki Północnej, co utworzyło dwa wielkie morza śródlądowe. Nadbrzeżne wyżyny, zarówno Atlantyku jak i Oceanu Spokojnego, usytuowane były tuż poza dzisiejszymi liniami brzegowymi. Wkrótce te dwa morza się połączyły, mieszając swe różnorodne formy życia i to połączenie fauny morskiej oznaczało początek gwałtownej regresji życia morskiego o światowym zasięgu, oraz rozpoczęcie następnego okresu—życia lądowego.
210.000.000 lat temu ciepłowodne morza arktyczne pokrywały większą część Ameryki Północnej i Europy. Południowe wody polarne zalały Amerykę Południową i Australię, podczas gdy zarówno Afryka jak i Azja wyniesione były wysoko.
W momencie największego rozprzestrzenienia się mórz nastąpiło nowe, nagłe zdarzenie ewolucyjne. Raptownie pojawiły się pierwsze zwierzęta lądowe. Wiele było gatunków tych zwierząt, przystosowanych do życia zarówno na lądzie jak i w wodzie. Te oddychające powietrzem płazy rozwinęły się ze stawonogów, których pęcherze pławne przekształciły się w płuca.
Ze słonych wód morskich wyczołgały się na ląd ślimaki, skorpiony i żaby. Dzisiaj żaby nadal składają swe jaja w wodzie a ich młode żyją najpierw jako małe ryby—kijanki. Okres ten może być zwany także epoką żab.
Potem szybko pojawiły się pierwsze owady i razem z pająkami, skorpionami, karaluchami, świerszczami i szarańczą, prędko opanowały kontynenty świata. Ważki osiągały siedemdziesiąt pięć centymetrów rozpiętości. Rozwinęło się tysiąc gatunków karaluchów, a niektóre z nich dochodziły do dziesięciu centymetrów długości.
Bardzo dobrze rozwinęły się dwie grupy szkarłupni i faktycznie są one wiodącymi skamielinami tej epoki. Duże rekiny, żywiące się muszelkami, były również dobrze ukształtowane i panowały w oceanach przez ponad pięć milionów lat. Klimat był nadal łagodny i jednolity; życie morskie niewielkim ulegało zmianom. Rozwijały się ryby słodkowodne a trylobity były na wymarciu. Koralowce stanowiły rzadkość a większość wapienia wytwarzana była przez liliowce. W czasie tej epoki odłożyły się ozdobne wapienie budowlane.
Wody wielu mórz śródlądowych były tak silnie nasycone wapnem i innymi minerałami, że zakłócało to rozwój i kształtowanie się wielu gatunków morskich. W końcu morza się wyklarowały, dzięki intensywnemu osadzaniu się kamienia, w niektórych miejscach zawierającego cynk i ołów.
Osady tego, wczesnego okresu karbońskiego, sięgają od 150 do 2.000 metrów grubości i zawierają piaskowiec, łupki ilaste i wapień. Najstarsze ich warstwy zawierają skamieliny zwierząt i roślin, zarówno morskich jak i lądowych, razem z dużą ilością żwiru i osadów nieckowatych. Trochę użytecznego węgla znaleźć można w tych starszych warstwach. Te złoża, znajdujące się w całej Europie, są bardzo podobne do odłożonych w Ameryce Północnej.
Pod koniec tej epoki ląd Ameryki Północnej zaczął się wznosić. Trwało to krótko i morze wróciło, aby pokryć blisko połowę swych poprzednich den. To zalanie było krótkotrwałe i wkrótce większość lądu znalazła się wysoko nad wodą. Ameryka Południowa wciąż połączona była z Europą poprzez Afrykę.
W tej epoce zaczęły powstawać góry Wogezy, Schwarzwald i Ural. Wierzchołki pozostałe po innych, starszych górach, znaleźć można na całym obszarze Wielkiej Brytanii i Europy.
200.000.000 lat temu zaczęły się bardzo aktywne stadia okresu karbońskiego. Wcześniejsze pokłady węgla odkładały się przez dwadzieścia milionów lat, poprzedzających ten okres, teraz jednak trwał intensywny proces formowania się węgla. Czas trwania właściwej epoki odkładania się węgla przekracza nieco dwadzieścia pięć milionów lat.
Ląd okresowo się wznosił i opadał na skutek zmiennego poziomu morza, co było wynikiem geologicznej aktywności den oceanów. Niestabilności skorupy ziemskiej—osiadanie i wznoszenie się lądu—w połączeniu z bujną roślinnością nadbrzeżnych bagien, przyczyniły się do wytworzenia rozległych pokładów węgla, dlatego też okres ten nazywa się karbońskim. A klimat wciąż był łagodny na całym świecie.
Pokłady węgla układają się naprzemianlegle z łupkami ilastymi, kamieniem i zlepieńcami. Takie złoża węgla, znajdujące się w centralnych i wschodnich Stanach Zjednoczonych, mają od dwunastu do piętnastu metrów grubości. Jednak wiele tych osadów zostało wymytych podczas kolejnych wyniesień lądowych. W niektórych częściach Ameryki Północnej i Europy warstwy węglonośne mają 5.400 metrów grubości.
Obecność korzeni drzew, tak jak rosły one w glinie, leżącej pod obecnymi pokładami węgla, dowodzi tego, że węgiel formował się dokładnie tam, gdzie się go dzisiaj znajduje. Węgiel to zabezpieczone wodą i przekształcone pod wysokim ciśnieniem pozostałości bujnej roślinności, która rosła na moczarach i brzegach bagien w tej odległej epoce. Warstwy węgla często zawierają również gaz ziemny i ropę naft ową. Pokłady torfu, pozostałość obumarłej roślinności, przekształciłyby się w pewien gatunek węgla, gdyby je poddać odpowiedniemu ciśnieniu i temperaturze. Antracyt poddany był wyższemu ciśnieniu i wyższej temperaturze niż inny węgiel.
Pokłady węgla w Ameryce Północnej, w różnych złożach, wykazujących znaczną ilość wyniesień i obniżeń lądu, są zróżnicowane w swej liczbie, od dziesięciu w Illinois, poprzez dwadzieścia w Pensylwanii, trzydzieści pięć w Alabamie, do siedemdziesięciu pięciu w Kanadzie. W złożach węgla znaleźć można skamieliny pochodzenia zarówno słodko- jak i słonowodnego.
W tej epoce aktywność przejawiały góry Ameryki Północnej i Południowej, wynosiły się zarówno Andy jak i pierwociny Gór Skalistych. Zaczęły się zanurzać rozległe wyżyny, leżące na przybrzeżnych obszarach Atlantyku i Oceanu Spokojnego, z czasem uległy one erozji i zatopieniu do tego stopnia, że linie brzegowe obu oceanów cofnęły się mniej więcej do ich dzisiejszego położenia. Złoża, nawarstwione w wyniku tego potopu, mają średnio około trzystu metrów grubości.
190.000.000 lat temu nastąpiło poszerzenie, w kierunku zachodnim, północnoamerykańskiego morza Karbońskiego, ponad obecnym rejonem Gór Skalistych, z dostępem do Oceanu Spokojnego przez północną Kalifornię. Węgiel wciąż się odkładał, pokład za pokładem, na terenie obu Ameryk i Europy, w miarę jak wybrzeża wznosiły się i opadały w tych epokach brzegowych oscylacji.
180.000.000 lat temu zakończył się okres karboński, podczas którego węgiel uformował się na całym świecie—w Europie, Indiach, Chinach, Północnej Afryce i obu Amerykach. Pod koniec okresu formowania się węgla podniosła się Ameryka Północna, na wschód od doliny Missisipi i większość tego rejonu pozostaje odtąd ponad poziomem morza. Okres wynoszenia się lądu znamionuje początek dzisiejszych gór Ameryki Północnej, zarówno w rejonie Appalachów jak i na zachodzie. Wulkany były aktywne na Alasce i w Kalifornii, jak również w rejonach tworzenia się gór w Europie i Azji. Wschodnia Ameryka i zachodnia Europa połączone były kontynentem Grenlandii.
Podnoszenie się lądu zaczęło przekształcać morski klimat, panujący w epokach poprzedzających i zamiast niego zaczynał się mniej łagodny i bardziej zmienny klimat kontynentalny.
Rośliny tego okresu były typu zarodnikowego a wiatr rozsiewał te zarodniki daleko i szeroko. Pnie drzew okresu karbońskiego przekraczały zazwyczaj dwa metry średnicy i często dochodziły do czterdziestu metrów wysokości. Dzisiejsze paprocie są prawdziwymi reliktami tych minionych epok.
Generalnie, były to epoki rozwoju organizmów słodkowodnych; w istniejącym dotychczas życiu morskim niewielkie następowały zmiany. Ważną cechą tego okresu było nagłe pojawienie się żab oraz wielu ich krewniaków. Charakterystycznymi cechami życia epoki węgla były paprocie i żaby.