고생대에 지구를 지배하던 주요 생물들은 시대별로 변화했습니다.
고생대 초인 캄브리아기와 오르도비스기, 실루리아기의 경우 대표적인 동물이 삼엽충이었고, 그 외에도 완족동물, 산호, 필석류, 갑주어 등이 있습니다.
고생대 중기인 데본기는 '어류의 시대'라고 불릴 만큼 어류가 크게 다양해지고 번성했습니다. 갑주어 외에도 폐어, 상어류 등 다양한 어류가 나타났습니다. 또한 실루리아기에 녹조류에서 육상 식물이 진화하기 시작했고, 데본기에 들어와 관다발식물, 속새류, 양치식물 등이 번성하기 시작했습니다.
고생대 말기인 석탄기와 페름기에는 고생대 중엽에 출현한 양서류가 크게 번성하며 육상 척추동물의 주류를 이루었습니다. 이 때문에 석탄기와 페름기를 '양서류의 시대'라고 부르기도 합니다.