És un dels períodes decisius de la història de la Terra. Es caracteritza pel desenvolupament de l’orogènia herciniana i pel gran increment de la flora terrestre, que tingué com a conseqüència la formació de grans dipòsits de carbó.
La fauna es caracteritza per l’aparició dels primers éssers de respiració pulmonar, representats per amfibis estegocèfals. Hi abunden els cefalòpodes (Goniatites, Nautilus) i els braquiòpodes (Spicifer); els artròpodes (escorpins, aràcnids, miriàpodes, insectes) es desenvoluparen en terra ferma afavorits pel clima càlid i l’exuberant vegetació.
Els vegetals prengueren mesures gegantines, i hi predominaren les licopodínies (Lepidodendron, Sigillaria, Stigmaria). Fou a la fi del Carbonífer que es produí la independència definitiva dels organismes tetràpodes del medi aquàtic mitjançant la incorporació al seu cicle biològic de l’ou amniòtic, ou amb closca de carbonat càlcic i amb reserves de nutrients per a l’embrió. Aquests tetràpodes esdevingueren els primers rèptils.
El contingut d’oxigen atmosfèric fa 300 milions d’anys era relativament elevat.
Divisions del Carbonífer (les edats són mesurades en milions d’anys, Ma)
©
Tanmateix, la mida de les fulles de les plantes vasculars durant el Carbonífer era relativament menor que en formes posteriors, un fet que es correlaciona amb nivells elevats de diòxid de carboni a l’atmosfera. Posteriorment, la disminució progressiva en el contigut de diòxid de carboni atmosfèric possibilità l’efecte beneficiós d’un increment en les dimensions de les fulles i que es limités el desenvolupament dels estomes. D’altra banda, la proporció de Mg/Ca als oceans carbonífers era inferior (3,3) a l’actual (5), segons les dades extretes d’equinoderms fòssils, que mostren la proporció d’aquests elements als ambients marins on vivien aquests animals.