В кембрийский период жизнь существовала только в воде. Беспозвоночные были уже многочисленны и весьма разнообразны. Были моллюски, иглокожие и кишечнополостные. Наиболее характерные группы этого периода — триллобиты и огромные, до двух метров в длину, защищенные сильным панцирем гигантские раки (Gigantostraca). Позвоночных еще не было.
Фауна беспозвоночных следующего, более позднего периода — ордовика была схожей, по крайней мере при поверхностном рассмотрении. Но в отличие от кембрия здесь появились позвоночные, известные лишь по небольшим фрагментам костного панциря. И это было самым важным событием этого периода. Из силура известны немногочисленные окаменелости панцирных бесчелюстных (Ostracodermi), а также первых рыб.
Девонский период дал много нового: в это время бурно развиваются различные группы рыб, появляются кистеперые рыбы (Crossopteryqii), такие, как, например, Eusthenopteron, который мог быть предком земноводных. И наконец, происходит самое главное — жизнь выходит на сушу. В девоне сушу заселяют растения — псилофиты. Появляются на суше членистоногие, предки насекомых. В этом же периоде на сушу выходит удивительная рыба — земноводное ихтиостега (Ichthyostega), остатки которой сравнительно недавно (в 1932 году) были найдены в Гренландии.
Каменноугольный период, или карбон, — эпоха бурного расцвета жизни на только что завоеванной организмами суше. Папоротникообразные образуют великолепные леса и непроходимые заросли, в которых живут многочисленные насекомые: богомолы, стрекозы в полтора метра длиной, муравьи. Земноводные многочисленны и разнообразны. А во второй половине периода впервые появляется земноводное — пресмыкающееся сеймурия (Seymouria) и первое настоящее пресмыкающееся — котилозавр (Cotylosauria).
В следующем, пермском периоде пресмыкающиеся начинают развиваться и дифференцироваться все быстрее. Земноводные, напротив, приходят в упадок, и многие виды их вымирают. Среди пресмыкающихся появляется группа зверозубых ящеров (Theriodontia), развитие которой пошло по пути, ведущему к млекопитающим. Еще не вымерла примитивная сеймурия, а уже появился ликанопс (Lycaenops), зубы которого удивительно напоминали зубы млекопитающих.
Пермский период — последний из периодов палеозойской эры. Следующая, мезозойская эра состоит из трех периодов: триасового, юрского и мелового. Мезозой — эра пресмыкающихся. Они проходят ряд ступеней эволюции, несколько бурных подъемов на качественно новые уровни биологического прогресса, дают примеры замечательных приспособлений к среде обитания. Пресмыкающиеся заполняют всю Землю, все стихии и разнообразные ландшафты. Разнообразие их удивительно: среди них есть и огромные морские чудовища, большие и малые летающие ящеры, крупные наземные травоядные и прочие.
Вершины своего развития пресмыкающиеся достигают в юрском периоде. В меловом периоде они еще многочисленны, еще «задают тон» и определяют характер облика фауны, но это время — уже конец их господства. На исходе мелового периода все это неслыханное многообразие видов пресмыкающихся вымирает. Сохраняются и доживают до наших дней только черепахи, ящерицы, змеи, крокодилы и гаттерии.
Уже в мезозое наряду с господствующими пресмыкающимися возникают и несмело начинают свою жизнь группы животных, которые в будущем заменят их и будут владеть миром. В юрском периоде группа некрупных динозавров переживает эволюционные перестройки, в результате которых, не теряя свойств пресмыкающихся, приобретает вместе с тем теплокровность, перьевой покров и способность к полету. Из юрского периода известна только одна праптица (в трех мало различающихся экземплярах). Но уже в отложениях мелового периода были найдены многочисленные остатки многих видов совершенно типичных птиц, причем некоторые из них, такие, как гесперорнисы, успели уже приспособиться к обитанию в водной среде подобно пингвинам. Но только в кайнозойской эре, после того как угасло господство на Земле пресмыкающихся, началось бурное развитие птиц, приведшее к сегодняшнему их разнообразию.
Млекопитающие возникли из звероподобных ящеров (Theriopsida), вероятно, в самом начале триасового периода. Однако в мезозое их развитие продвигалось медленно. Тогда это были только мелкие существа размером от крысы до бобра. В триасе жила группа многобугорчатых (Multituberculata). Их зубы были покрыты двумя или тремя рядами мелких бугорков; может быть, эти животные были травоядны в отличие от большинства первобытных млекопитающих, преимущественно насекомоядных. Многобугорчатые вымерли в самом конце мелового периода. Данные сравнительной анатомии говорят, что от них или от их предков произошли однопроходные млекопитающие. Существует мнение, что однопроходные возникли тоже в триасе. Но это только догадка, так как в триасовых слоях не найдено никаких костных остатков этих животных. Не исключено, впрочем, что предков однопроходных следует искать среди группы триконодонтов (Triconodonta).