석탄기와 페름기는 생물들이 수중에서 육지로 나오기 시작한 시기로, 육지에 새로운 생명진화의 문이 열린 시기였다. 폐어는 양서류로, 양서류는 다시 파충류로 진화했으며 수중식물들 역시 육상으로 진출하기 시작했다. 온도가 높고 습한 원시림에는 각종 곤충과 양치식물이 번성했고, 이를 먹이로 한 양서류와 초기 파충류들은 빠른 속도로 늘어났다.

겉씨식물은 씨를 이용해 번식함으로써 배아가 마르는 것을 방지할 수 있었으며, 추위나 더위 같은 외부 기온의 영향을 덜 받았고, 바람∙동물 등을 통해 먼 곳까지 이동할 수 있었다. 고생대 말에 들어서면서 석송과 속새등이 크게 줄어들었으며, 은행과 소철 등의 겉씨식물이 크게 번성하였다.

습윤 온난한 기후로 인해 숲이 풍성해지면서 대기 중의 산소가 많아졌는데, 그로 인해 곤충들이 커진 것으로 추측된다. 석탄기 탄층(석탄이 존재하는 지층)에서는 500종 이상의 곤충화석이 발견되었는데, 이 중에는 길이가 70CM 이상 되는 메가네우라라는 잠자리와 30CM에 달하는 날개가 달린 바퀴벌레도 있다.

최초의 곤충화석은 톡토기류의 일종인 리니오그나타로 4억년 전인 데본기 암석에서 발견됐다. 이 당시의 곤충은 날개가 없었으며, 오늘날의 종과 흡사한 모양이었다.