지금으로부터 약 5억 7천만 년 전부터 2억 2천 5백만 년 전까지를 지질 시대의 구분에서는 고생대로 나눈다. 이 시기는 무척추동물부터 어류, 양서류, 파충류가 출현한 시대로, 시기마다 등장한 생물을 기준으로 하여 캄브리아기, 오르도비스기, 실루리아기, 데본기, 석탄기, 페름기의 6기로 나뉜다.

캄브리아기에는 오늘날보다 바다가 훨씬 더 넓은 면적을 차지했고, 아직 육지에는 생명체가 등장하지 않았지만 바닷속에서는 다양한 생명체들이 폭발적으로 증가했다. 그중에서도 가장 두드러진 생물은 삼엽충이다. 삼엽충은 최초로 눈을 가진 생물로 알려져 있으며, 전성기 때는 전체 생물의 60%를 차지할 만큼 번성했다고 한다.

실루리아기에 이르러 바닷속에서만 살던 생물들이 땅 위로 올라오기 시작했다. 식물이 먼저 땅 위로 진출했고, 전갈 등의 동물도 뒤를 이었다. 고생대 초기 생태계에서 약자이며 먹잇감에 불과했던 어류들은 데본기가 시작되면서 급속도로 성장하였다.

석탄기에는 거대한 석송과 쇠뜨기류 등 육상 식물이 풍부해졌다. 이때 형성된 큰 삼림들이 땅속에 묻혀 오랜 세월 뒤 현재의 석탄으로 태어났기 때문에 이 시기를 석탄기라 부른다. 거대한 숲을 기반으로 곤충류와 양서류도 크게 번성했다. 그러나 페름기 말에는 지구 역사상 가장 큰 멸종이 일어나, 당시 지구상에 등장한 동물의 90%, 식물의 75%가 사라졌다.

중생대는 약 2억 2천 5백만 년 전에서 6천 5백만 년 전까지 약 1억 8천만 년 동안의 시기로, 트라이아스기, 쥐라기, 백악기의 세 시기로 나뉜다. 중생대에 급격히 발달한 파충류는 공룡의 탄생을 낳았고, 곧 공룡들의 세상이 되었다.

암모나이트 등 고생대 대멸종에서 살아남은 동물들은 새로운 환경에서 번성하기 시작했다. 파충류는 여러 가지 모습과 크기로 발달해 원시적인 거북과 악어 등이 등장했고, 어떤 종들은 지구 사상 최대의 육상 동물인 공룡으로 진화하였다.

덥고 건조했던 트라이아스기에 비해 쥐라기는 기후가 온난하고 강수량이 많았다. 덕분에 삼림이 크게 발달했고, 이를 기반으로 대형 공룡류가 등장했다. 몸길이 20m가 넘는 디플로도쿠스, 브라키오사우루스 등의 초식 공룡, 알로사우루스 등의 육식 공룡이 이때 등장한 공룡이다. 그 밖에 하늘에는 조류의 조상인 시조새가 나타났고, 바다에는 어룡, 수장룡 등의 해양 파충류들이 서식했다.

백악기 초기에는 꽃을 피우는 식물인 속씨식물이 등장했다. 속씨식물은 겉씨식물에 비해 성장 속도가 빨랐기 때문에 여러 동물들의 좋은 먹잇감이 되었다. 백악기는 공룡이 가장 번성했던 시기로 티라노사우루스, 트로오돈, 드로마에사우루스, 트리케라톱스 등 수많은 공룡들이 활동했지만, 중생대 지구를 주름잡던 이 거대한 동물들은 약 6천 5백만 년 전 갑자기 멸종하고 말았다.

신생대는 약 6천 5백만 년 전에서부터 현재에 이르는 시기를 말한다. 중생대의 대멸종 때, 공룡을 비롯한 많은 생물들이 사라지자 살아남은 포유류들이 지구의 새로운 지배자가 되었다. 포유류는 점차 다양해지고 몸집이 커져, 소나 노루, 돼지, 코뿔소, 코끼리 등의 조상과 영장류 등이 등장하였다. 초기 영장류는 나무에서 생활하는 작은 동물이었지만 점차 체구가 커지고 발이 길어졌으며 치아와 뇌가 발달하였다. 이 과정에서 우리 인류의 조상이 출현하여, 오늘날의 현대인으로 진화하였다.

약 400만년 전부터 아프리카에서 살았던 최초의 화석 인류로, 유인원과 인류의 중간 형태를 가지고 있다. 그래서 화석 발견 초기에는 인류로 인정하지 않아 '아프리카 남쪽의 원숭이'라는 뜻의 이름인 오스트랄로피테쿠스라고 불렀지만, 두 발로 걸을 수 있었고 송곳니가 원숭이와 다르게 작고 덜 날카로웠기 때문에 이후 이들은 최초의 인류로 평가받게 되었다.

'호모'는 사람과 가까워졌다는 뜻이고, 하빌리스는 '손재주'라는 뜻으로, 이들은 도구를 사용했다 하여 호모 하빌리스라는 이름을 갖게 되었다. 즉, 호모 하빌리스는 '손재주 있는 사람', '능력 있는 사람'이라는 의미이다. 오스트랄로피테쿠스에 비해서 뇌의 크기도 커졌고 물체를 손에 꽉 쥘 수 있어서, 돌이나 동물의 뼈를 이용하여 간단한 도구를 만들 수 있었다. 이들은 나뭇가지와 잎, 돌을 이용해 집도 지을 수 있었다.

약 180만 년 전 나타난 호모 에렉투스는 '똑바로 선 사람'이라는 뜻으로, 현대 인간과 거의 같은 자세로 걸어 직립 자세를 완성하였다. 두 다리로 설 수는 있었지만 똑바로 걷지 못했던 이전 인류에 비해 훨씬 곧은 자세를 갖게 된 것이다. 이들은 언어를 사용하였고 사용하는 도구도 늘어났으며, 무엇보다 불을 쓸 줄 알았다. 불을 쓰게 되면서 인류는 자신을 공격하는 동물들로부터 몸을 지키고 추위를 이겨낼 수 있었다. 고기를 구워 먹게 되어 이빨도 작아졌다.

약 40만 년 전에 이르러 호모 사피엔스가 나타났다. '지혜가 있는 사람'이라는 뜻의 호모 사피엔스는 동물 가죽으로 옷을 만들어 입어 추위를 피했고, 나무와 부싯돌 등으로 여러 가지 정교한 도구도 만들었다. 또한 누군가 죽으면 장례를 치르는 문화도 생겨났다.