，中期以后，蕨类与原始的裸子植物出现，无脊椎动物除珊瑚、腕足类和层孔虫等继续繁盛之外，还出现了原始的菊石和昆虫，脊椎动物之中的鱼类空前发展，故泥盆纪又有鱼类时代之称。晚期甲胄鱼趋于灭绝，原始的两栖类开始出现，腕足类在泥盆纪发展顺速。志留纪开始出现的石燕贝目成为泥盆纪重要的化石。此外，穿孔贝目、扭月贝目、无洞贝目和小嘴贝目的划分在和对比的泥盆纪地层中极为重要。泡沫型和双带型四射珊瑚在那个时候是相当的繁盛。泥盆纪早期以泡沫型为主，双带型珊瑚开始兴起。中、晚期的泥盆纪以双带型珊瑚占主要的地位，鹦鹉螺类大大的减少，菊石中的棱菊石类和海神石类繁盛起来，正笔石类大部分灭绝。泥盆纪早期残存少量的单笔石科、竹节石类始于奥陶纪，泥盆纪一度达到鼎盛，泥盆纪末期灭绝，其中以薄壳型和塔节石类繁盛，光壳节石类也十分的重要，牙形石演化到泥盆纪又进入一个发展高峰，早在泥盆纪以无颌类居多。中、晚期泥盆纪时期的盾皮鱼是相当繁盛的，它们具有原始的颚，偶鳍发育，成歪形位。泥盆纪早期裸蕨植物较为繁盛，有少量的石松类植物，多为简单形态，是个体不大的草本类。泥盆纪中期，裸蕨植物乃占优势，但是原始的石松类植物是更加的发达，出现了原始的楔叶植物和最原始的真蕨植物。泥盆纪晚期，裸蕨植物濒临灭绝，石松类继续繁盛。节蕨类、原始的楔叶植物获得发展，新的真蕨类和种子蕨类开始出现。那个时候的气候还是很温暖的，陆生植物从一株小无叶的种到一株高达十二米的树状，蕨类均有。
海洋之中的无脊椎动物是异常的丰富，由造礁珊瑚、海绵、棘皮动物、软体动物和众多的腕足动物组成，三叶虫在数量上极大的减少，在泥盆纪是地球生物界发生巨大生物变革的时期。由海洋向陆地大规模进军在这一时期最为突出，最重要的是生物演化事件。首先，脊椎动物进入飞跃发展时期，各种鱼类空前繁盛，有颌类、甲胄鱼数量和种类增多，现代鱼类硬骨鱼开始发展，开启鱼类时代。在泥盆纪晚期，由鱼类进化而来的两栖脊椎动物开始脱离水体征服陆地的演化过程。其次，陆生植物裸蕨类在陆地上是完全站稳了脚跟，并且它们的三支后代，石松类、楔叶类和真蕨类开始发展，到了泥盆纪晚期，出现了这类植物构成的成片的森林，大地真正披上了绿装，使荒漠的大陆变成绿洲。
三点七七亿年前的某一天，大地开始剧烈的晃动，地动山摇，尘土飞扬，遮天蔽日而来的乌云，天空瞬间暗淡下来，如同黑夜，大量的高温气体从某