Podnebie
Na začiatku paleozoika prevládalo mierne až teplé podnebie, no koncom kambria už bola tropická klíma. Podnebie v rannom paleozoiku bolo značne zonálne, kým v rovníkových oblastiach prevládalo tropické v južnejšie položených častiach kontinentu Gondwana bolo chladnejšie mierne pásmo. Koncom ranného paleozoika (koniec ordoviku) došlo k ochladeniu (ľadovej dobe), čo zapríčinilo druhé najmasívnejšie vymieranie živočíchov počas fanerozoika.
Stredné paleozoikum bolo značne stabilnejšie, čo sa týka výkyvov podnebia. Pomalé približovanie Baltiky a Laurentie prinieslo viacero teplých, plytkovodných regiónov. Teplotný gradient sever-juh však zapríčinil, že južné oblasti Antarktiky a Gondwany boli skoro bez života. Na konci devónu opäť nastáva preriedenie životných foriem.
Neskoré paleozoikum opäť prináša teplotné výkyvy (zníženie obsahu CO2 spôsobilo v karbóne minimálne jednu dobu ľadovú). V perme sa opäť ustaľuje rovnováha kyslíka a oxidu uhličitého, čo vracia teploty späť do normálu. Koncom permu nastáva opačná situácia - enormné zvýšenie CO2 a s ním spojené katastrofické vymieranie (veľké permské vymieranie).