paleozoik (paleo- + -zoik), u geološkoj kronologiji Zemlje, najstarija era fanerozoika (od prije 538,8 do prije 252 milijuna godina; → kronostratigrafija). Započinje prvom pojavom tragova fosila Treptichnus (Phycodes) pedum, blizu točke negativnog otklona ugljikova izotopa, a završava prvom pojavom konodonta Hindeodus parvus. Dijeli se na periode kambrij, ordovicij, silur, devon, karbon i perm. Potkraj proterozoika stvoren je »superkontinent« Panotija kolizijom kontinentalnih fragmenata koji su predstavljali preteče buduće Laurazije (Protolaurazija) i Gondvane (Protogondvana) te kratona Konga. Početkom kambrija Panotija se raspala na kontinente Laurenciju, Baltiku, Sibiriju i Gondvanu. Između njih otvorili su se novi oceanski prostori Japet (Iapetus; između Baltike i Laurencije) i Prototetis (između Gondvane i ostalih kontinenata). Preostali dio Zemlje prekrivao je golemi ocean Pantalasija. Tijekom vremena se Panotija počela dijeliti na manje kontinente, koji su potkraj kambrija počeli stvarati »superkontinent« Pangeu.
Potkraj proterozoika, zbog raspada Panotije i topljenja leda nakon Varangerske oledbe, započelo je preplavljivanje kontinentalnih prostora, što se nastavilo i početkom kambrija. Znatni su dijelovi kontinenata preplavljeni, a najviše kopnenoga prostora ostalo je na prostranoj Gondvani. Na početku paleozoika klima je bila umjerena, izmjenjivali su se stabilni i nestabilni uvjeti, a poslije se stabilizirala pogodujući svim oblicima života na kopnu. Pri kraju paleozoika povećao se udio kisika u atmosferi, dok je udio ugljikova dioksida bio nizak, što je destabiliziralo klimu i uzrokovalo najmanje jednu, a možda i više glacijacija tijekom mlađega karbona i ranoga perma. Poslije, nakon formiranja Pangeje, nastale su velike kopnene površine s ekstremno visokim temperaturama. Moguće je da je takvo klimatsko pogoršanje blizu kraja paleozoika uzrokovalo pojavu masovnog izumiranja, kojim era završava. Početak paleozoika obilježen je ubrzanim razvojem beskralježnjaka s više od 900 vrsta u kambriju. Tijekom ordovicija javili su se kralježnjaci kao vrste primitivnih riba koje su se raširile u siluru i devonu. Prvi su na kopno izašli člankonošci, a poslije su se razvili i tetrapodi (kopneni kralježnjaci). Do kraja paleozoika razvila se složena zajednica kopnenih i morskih životinja. Kopnom su dominirali veliki gmazovi, preteče dinosaura. Kraj paleozoika obilježen je masovnim izumiranjem kojim je nestalo 90 do 95% svih morskih životinja i 70% kopnenih.
