358,9–298,9 млн років тому.
Планета вкрита вологими лісами на болотистих ґрунтах, що утворюють товщі покладів кам’яного вугілля. Найвищій рівень кисню в атмосфері Землі за увесь час її існування. Великі площі мілководних морів. В океанах поширені гоніатіти (Goniatite), плечоногі (Brachiopoda), мохуватки (Bryozoa), двостулкові (Bivalvia), форамініфери (Foraminifera) та корали. Типові лепідодендрони (Lepidodendron), папороті-сигілярії (Sigillaria), каламіти (Calamites), кордаїти (Cordaites). Морські ракоскорпіони (Eurypterida) завойовують прісні водойми й переходять до амфібійного типу життя. Разом з ними лопатепері риби ризодонти (Rhizodontida) стають головними прісноводними хижаками. В океанах поширені акули, голкошкірі, особливо морські лілії (Crinoids) і морські бутони (Blastoidea), корали, плечоногі (Productida, Spiriferida), мохуватки (Bryozoa), гоніатіти[en] (Goniatite). Чисельність членистоногих трилобітів (Trilobita) і головоногих молюсків наутилоїдей (Nautiloidea) знижується. Поява літаючих комах (Pterygota), деякі представники яких сягали гігантських розмірів — меганеври (Meganeura), палеодиктиоптери (Palaeodictyoptera). У болотах з’являються перші чотириногі (Tetrapoda). Еволюційна радіація земноводних (Amphibia). Поява перших плазунів (Reptilia). Закінчується новозеландський тухуайський орогенез; розвивається герцинський орогенез (особливо активізується під кінець періоду); в Євразії розпочинається уральський орогенез. У східній частині Гондвани відбувається заледеніння.
Iniopteryx — вимерлий рід хрящових риб, представник Iniopterygiformes. Походить з пенсильванської епохи кам’яновугільного періоду, приблизно 300 мільйонів років тому. Їхні скам’янілості були знайдені в Північній Америці, переважно у двох штатах: Огайо та Монтані. Загалом про цей рід відомо дуже мало.
Listracanthus — рід вимерлих хрящових риб (Chondrichthyes) з невизначеною спорідненістю. Види Listracanthus відомі насамперед завдяки своїй величезній, схожій на пір’я, зубчастій лусці. Окремі її елементи сягали до десяти сантиметрів в довжину. Лусочки мали велику головну колючку, від якої з боків відходили другорядні колючки, подібні до борідок пера. Listracanthus вперше з’явився в пізньокам’яновугільних шарах Північної Америки, і врешті-решт зник зі скам’янілостей десь у ранньому тріасі.
Pholidogaster — вимерлий рід тетрапод, що жив у середньому карбоні (пізній візейський – ранній серпуховський віки). Pholidogaster відомий лише за двома зразками, знайденими в Гілмертоні, Шотландія. Історично він був однією з перших знахідок, що показала еволюційний зв’язок між рибами та амфібіями. Родова назва означає “лускатий живіт”. Pholidogaster належить до надкласу Tetrapoda та родини Colosteidae.
Amphibamus — рід амфібамідних темноспондильних земноводних з карбону (середній пенсильваній) Північної Америки. Одна з перших виявлених амфібій кам’яновугільного періоду. Відомий з місцезнаходження Мезон-Крік в Іллінойсі. Вважається, що ця тварина була близькою до предків сучасних земноводних.
Asaphestera — вимерлий рід чотириногих, описаний на основі скам’янілостей з кам’яновугільного періоду місцевості Джоггінс у Новій Шотландії, Канада. Спочатку він був описаний як невизначений лепоспондил, а згодом класифікований як мікрозавр у родині Tuditanidae. Дослідження, опубліковане в травні 2020 року, показало, що зразки, віднесені до Asaphestera, представляють кілька неспоріднених видів. Оригінальна назва виду Asaphestera platyris, дана Стіном (Steen, 1934), була збережена для черепа, який був переоцінений як найдавніший відомий синапсид.
Keraterpeton — вимерлий рід лепоспондилових земноводних, що раніше входив до монотипної родини Keraterpedontidae, з кам’яновугільного періоду Європи (Чехія, Англія та Ірландія) та Північної Америки (США). Зараз вважається найдавнішим відомим представником родини Diplocaulidae.
Dracopristis — рід вимерлих ктенакантоподібних хондрихтів (риб з хрящовим скелетом), що жили близько 307 мільйонів років тому, під час пенсильванського підперіоду кам’яновугільного періоду. Риба мала 12 рядів коротких, приплющених зубів, а також масив колючок на спинному плавці. Через те, що вона мала риси, схожі з рептиліями та вигаданими кайдзю, рибу часто називають “акулою-драконом” або “акулою Годзіллою”. Основна відмінність між ктенакантоподібними та справжніми акулами полягає в тому, що рот ктенакантоподібних більший, але менш гнучкий, ніж у справжніх акул. Довжина хребта голотипної скам’янілості становить близько 0,57 метра, а довжина всього тіла – приблизно 2 метри.
Euproops — вимерлий рід морських членистоногих, що належав до ряду Мечохвости (Xiphosura) . Жив між верхнім девоном і верхнім карбоном (350 – 300 млн. років тому). Його викопні рештки знайдені в Європі та Північній Америці.
Amynilyspes — вимерлий рід багатоніжок-броненосців, що характеризується чотирнадцятьма тергітами, великими очима та видатними шипами. Особини досягають до 30 мм в довжину. Рештки представників роду описані з кам’яновугільних відкладень Канади, Чехії, Франції, Великої Британії та США.