Kỷ nguyên Đại Cổ sinh, đánh dấu sự xuất hiện của hầu hết các phyla động vật trong vòng vài triệu năm, đã kết thúc bằng sự tuyệt chủng hàng loạt. Sự tuyệt chủng hàng loạt trái ngược với những gì bắt đầu kỷ nguyên, với hơn 90 phần trăm cuộc sống trên thế giới bị xóa sổ. Sự phục hồi sau cuộc đại tuyệt chủng này mất gần 30 triệu năm.
Có nhiều phần phụ trong Kỷ nguyên Cổ sinh, chia nhỏ hàng triệu năm thành nhiều phần nhỏ hơn. Cuối kỷ Paleozoi được gọi là kỷ Permi. Thời đại này chứng kiến nhiều thay đổi về khí hậu cùng với sự dao động của mức carbon dioxide và oxy. Có rất nhiều giả thuyết về điều gì đã gây ra sự tuyệt chủng vào cuối kỷ Permi, bao gồm cả biển thoát khí hydro sunfat, một thiên thạch khổng lồ ở Nam Cực hoặc thậm chí tất cả các khả năng kết hợp thành một.
