在志留紀年代，陸地上已經可以找到植物和節肢類動物的足跡，但當時的環境仍未容許牠們大量繁殖。直到泥盆紀年代，茂密的樹林終於為陸地增添生氣。同時間，魚類動物繼續進行演變，分化出兩種類別，分別為肉鰭魚類和條鰭魚類。肉鰭魚類擁有強壯的鰭，其後牠的鰭更演化成兩棲類動物的腳，由海洋遷移到陸地生活。兩棲類動物是最早的脊椎動物，牠們在石炭紀年代演化為爬行類動物，成為完全在陸地上生活的脊椎動物。牠們之所以能演化成功，全賴能製造出防水的羊膜卵。另外，植物由利用水傳播孢子，演變為用種子繁殖，最終遷移到陸地生活。昆蟲演化出翅膀，成為最早能飛翔的動物。石炭紀大氣圈的高氧氣含量，令到一些大型節肢動物如蜻蜓類，展翅後能擁有長達70厘米的龐大身型。