体不大的草本类型。泥盆纪中期出现原始的楔叶植物、最原始的真蕨植物、苔藓植物。泥盆纪晚期出现了新的真蕨类、种子蕨类以及原始裸子植物；裸蕨植物濒于灭亡。
无脊椎动物中以腕足类、四射珊瑚、竹节石类、牙形石、棱菊石类、海神石类为主；鹦鹉螺类大大减少；单笔石类大部分绝灭，仅残存少量单笔石科的代表。
泥盆纪鱼类相当繁盛，各种类别的鱼都有出现，被称为“鱼类的时代”。
泥盆纪晚期出现了昆虫。其祖先生活在水中。同时也是环形动物、钩足动物的共同祖先。在泥盆纪末期，出现了有翅昆虫。
两栖动物出现在泥盆纪晚期。两栖动物由鱼类进化而来，既能活跃在陆地上，又能游动于水中，不能一生离水。
约3.65亿年前的泥盆纪末期再次发生生物灭绝事件，其间历经两个高峰，中间间隔100万年，海洋生物遭到重创。这次灭绝事件的时间范围较宽，规模较大，受影响的门类也多。
海洋生物遭到重创，灭绝的海生动物达70多科，82的海洋物种灭绝，比陆生生物更为严重。灭绝的科占当时科总数的30，
此次大灭绝中受影响最大的是那些生活在暖水中的物种。
当时浅海