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約5億4,200万年前から約2億5,100万年前までを指す地質時代。先カンブリア時代エディアカラ紀の後、中生代三畳紀の前。顕生代（カンブリア紀から現在まで）を大きく分けた3つの代のうち最初の代である。
様々な植物（被子植物以外）、脊椎動物（両生類､爬虫類、様々な魚類など）､節足動物（鋏角類、昆虫など）、菌類など、現在生きる生物の主要な系統のほとんどがこの時代に出現している。
古生代といっても3億年近くに及び非常に長い時期に及ぶ（中生代から現在までよりも長い）ので、時期により生物相に大きな違いがある。
時代区分
- カンブリア紀（三葉虫や、バージェス動物群などの多種多彩な動物の出現）
- オルドビス紀（三葉虫、チョッカクガイ、ウミユリ、筆石の繁栄。サンゴ礁の形成、あごのない魚類の出現。陸上に苔の出現）
- シルル紀（あごのある魚類の登場、サンゴ礁の発達。昆虫と維管束植物の出現により生物の上陸が本格化する。この紀の終わりには大きな絶滅はない）
- デボン紀（甲冑魚、棘魚類、シーラカンスなど多種多様な古代魚の繁栄。両生類の出現、種子植物の出現と森林の形成）
- 石炭紀（巨大昆虫の繁栄、シダ植物、種子シダ植物の繁栄。爬虫類・単弓類の出現）
- ペルム紀（超大陸パンゲアの出現、裸子植物の繁栄。軟体動物、両生類・爬虫類・単弓類の繁栄）
古生代オルドビス紀末期と、デボン紀末期 古生代末のペルム紀末期に多くの生き物の系統が滅びたため､現代の視点では思いもよらないような奇妙な生き物も多い。
なお、古生代末の絶滅（P-T境界事変）は種数で9割以上という空前絶後の大量絶滅であった（詳しくはペルム紀の項目を参照）。
古生代の主な生物
- 三葉虫
- ラディオドンタ類（アノマロカリスなど）
- 葉足動物（ハルキゲニアなど）
- 原始的な脊索動物（ピカイアなど）
- ウミサソリ
- ウミユリ
- アンモナイト
- 古代魚（甲冑魚、シーラカンスなど）
- 単弓類（ディメトロドンなど）
- シダ植物（リンボクなど）
- 裸子植物
