石炭纪气候分异现象十分明显，北方劳亚古陆气候温暖湿润，陆地上出现了众多沼泽和湖泊。冈瓦纳古陆为南极区域，成为寒冷的大陆冰川沉积环境。气候分带导致了动、植物地理分区的形成。
无脊椎动物以珊瑚、腕足类、菊石类为主；三叶虫大部分绝灭，只剩下几个属种；出现了新兴的筳类。
两栖动物达到极盛，被称为两栖动物时代。石炭纪晚期，冈瓦纳古陆内部出现差异升降，形成陆内裂谷。
石炭纪晚期劳亚古陆植物在温暖湿润的气候下进一步发展。蕨类植物因而迅速填满大地，形成了最原始的森林。这样即有植物又有水的环境为植食性的昆虫提供了生存繁衍的最佳良机。
昆虫类进一步发展。在生存竞争中，昆虫开始向着体形小、食量少、繁殖力强的方向进化。
爬行动物最早出现于石炭纪晚期的沼泽森林。爬行动物属于四足总纲的羊膜动物，是对蜥形纲及合弓纲除鸟类及哺乳类以外所有物种的通称。由于它的胚胎在产于陆地上的羊膜卵中发育，使其繁殖和发育摆脱了对外界水环境的依赖，是真正的陆生脊椎动物。这与两栖动物是截然不同的。
爬行动物分为无孔亚纲、下孔亚纲、调孔亚纲、鳞龙下纲和初龙
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