Последний период палеозойской эры – пермский (начался 290, а закончился 248 млн. Лет назад) – характеризовался преобладанием суши над морем: существовал единый огромный материк Пангея с резкой естественной зональностью, в том числе крупными площадями с сухим климатом (42.12). В течение этого периода произошло несколько оледенений. Вследствие резких изменений условий окружающей среды в начале и в конце периода произошли глобальные биосферные кризиса и связанные с ними массовые вымирания и возникновения новых групп. Основу наземных экосистем с сухим климатом составляли хвойные и некоторые другие голосеменные. Происходила дальнейшая адаптивная радиация насекомых; на конец периода их известно уже 30 рядов, среди которых прямокрылые, жесткокрылые, чешуекрылые и перепончатокрылые. Значительно возрастает многообразие пресмыкающихся, в частности появляются черепахи, чешуйчатые, представленные ящерицами, и некоторые другие, которые в мезозойскую эру дали начало наземным динозаврам, вторинноводним и летающим пресмыкающимся.
Линия развития наземных позвоночных, которая в конечном итоге привела к возникновению млекопитающих, в пермский период была представлена разнообразными пресмыкающимися – пеликозавры и Териодонты (42.13). В их коже было много железистых клеток для выделения подобной пота влаги. Передвигались эти животные на направленных вниз четырех конечностях. Среди звирозубих известны мелкие насекомоядные, а также крупные (до 6-7 м длиной) хищные и растительноядные виды. Кроме резцов и клыков, в этих рептилий были более или менее развитые и коренные зубы – приспособление к жевания пищи; многие из этих животных были покрыты шерстью и, возможно, способны к поддержанию определенной температуры тела как приспособление к слишком холодного или сухого жаркого климата. Итак, в пермский период произошли изменения, которые подготовили господство на суше голосеменных и пресмыкающихся течение следующей, мезозойской, эры.
В морях на конец периода вымирают трилобиты, некоторые группы коралловых полипов и рыб, а в пресных водоемах – значительная часть двоякодышащих и кистеперых рыб и первобытных земноводных. Хрящевые рыбы, прежде всего акулы, достигают наивысшей видового разнообразия и значительных размеров (до 10 м длиной). Некоторые из них имели достаточно необычную форму нижней челюсти, что связано с особенностями питания (42.13).