从人类的角度来看，泥盆纪是脊椎动物进化的关键时期：这是地质史上第一个四足动物从原始海洋爬出并开始在陆地上定居的时期。泥盆纪位于古生代（5.42-2.5亿年前）的中部，之前是寒武纪、奥陶纪和志留纪，之后是石炭纪和二叠纪。

气候和地理

泥盆纪时期的全球气候异常温和，平均海洋温度“只有”80到85华氏度（相比之下，之前的奥陶纪和志留纪时期高达120华氏度）。北极和南极只比靠近赤道的地区略冷，而且没有冰盖；唯一的冰川是在高山上发现的。劳伦西亚和波罗的海这两个小大陆逐渐合并形成了欧洲美洲，而巨大的冈瓦纳大陆（数百万年后注定要分裂成非洲、南美洲、南极洲和澳大利亚）继续缓慢向南漂移。

陆地生物

脊椎动物。正是在泥盆纪时期，发生了生命史上的原型进化事件：叶鳍鱼类适应旱地生活。最早的四足动物（四足脊椎动物）的两个最佳候选者是棘尾类和鱼鳞目，它们本身是从早期的、专门的海洋脊椎动物，如Tiktaalik和Panderichthys进化而来的。令人惊讶的是，这些早期的四足动物中，许多的每只脚上都有七到八个手指，这意味着它们代表了进化的“死胡同”，因为今天地球上所有的陆生脊椎动物都采用五指五趾的身体结构。

无脊椎动物。虽然四足动物无疑是泥盆纪时期最大的新闻，但它们并不是唯一在旱地定居的动物。还有各种各样的小型节肢动物、蠕虫、不会飞的昆虫和其他讨厌的无脊椎动物，它们利用了当时开始发展的复杂陆地植物生态系统，逐渐向内陆扩散（尽管离水体还不太远）。然而，在这段时间里，地球上绝大多数的生命都生活在深水中。

海洋生物

泥盆纪时期标志着石板鱼的高峰和灭绝，石板鱼是一种史前鱼类，以其坚硬的盔甲为特征（一些石板鱼，如巨大的邓克洛斯特鱼，体重可达三四吨）。如上所述，泥盆纪还盛产叶鳍鱼类，最早的四足动物就是从叶鳍鱼类进化而来的，还有相对较新的鳐鳍鱼类，这是当今地球上数量最多的鱼类家族。相对较小的鲨鱼——如装饰奇特的剑齿鲨和奇怪的无鳞枝角鲨——在泥盆纪海域越来越常见。海绵和珊瑚等无脊椎动物继续繁衍生息，但三叶虫的数量减少了，只有巨型海蝎（无脊椎动物海蝎）成功地与脊椎动物鲨鱼争夺猎物。

植物生活

正是在泥盆纪时期，地球上不断演化的大陆的温带地区第一次变成了真正的绿色。泥盆纪见证了第一批重要的丛林和森林，它们的蔓延得益于植物之间为收集尽可能多的阳光而进行的进化竞争（在茂密的森林冠层中，高大的树木在获取能量方面比小灌木具有显著优势）。泥盆纪晚期的树木首先进化出原始树皮（以支撑其重量并保护其树干），以及有助于抵消重力的强大内部水分传导机制。

泥盆纪灭绝的终结

泥盆纪末期迎来了地球上史前生命的第二次大灭绝，第一次是奥陶纪末期的大灭绝事件。并非所有的动物群体都受到泥盆纪末期灭绝的同等影响：生活在暗礁中的板足类动物和三叶虫特别容易受到伤害，但深海生物却相对安然无恙。证据尚不清楚，但许多古生物学家认为，泥盆纪灭绝是由多次流星撞击造成的，陨石碎片可能会毒害湖泊、海洋和河流的表面。