542±1 млн ел элек башлана, 290 млн елдан артык дәвам итә.

6 геология системасын үз эченә ала, Татарстан территориясендә яшьрәк өч утырма: 1,5 тән 3 км га кадәр гомуми калынлыктагы девон, ташкүмер һәм Пермь системалары утырмалары билгеле. Палеозой утырмалары 3 км га кадәрге тирәнлектә ята һәм урыны белән җир өстенә чыга.

Эра планетар масштабтагы көчле тектоник хәрәкәтләр белән сыйфатлана, алар материклар күчешенә китерә. 

Эра ахырында Европа Азия белән кушыла, континентлар чигендә Урал таулары барлыкка килә. Берничә тапкыр диңгезләр киңәя һәм кысыла, континенталь, лагуна һәм диңгез утырмалары, вулканоген жисемнәр, таштоз, гипс, ангидрит һәм башкалар белән катнаш кварцлы комнар, алевролит, балчык, известьташлар, эра соңында — кызыл төстәге комлы-балчыклы токымнар утыра.

Соңрак палеозой токымнарында нефть, газ, битум, минеральләшкән су барлыкка килә; сазлык утырмалары ташкүмергә әйләнә.

Протерозойга караганда палеозойның органик дөньясы шактый төрләнә: сулыкларда умырткасызлар үсеш ала, соңрак — мәрҗәннәр, примитив балыклар, амфибияләр, коры җирдә — бөҗәкләр, сөйрәлүчеләр, беренче җылы канлылар — борынгы имезүчеләр, җир өсте үсемлекләре — псилофитлар, наратбашлар, абагасыманнарның агачка охшаш формалары, эра азагында хәзерге заман абагалары, ылыслылар барлыкка килә.

Татарстан территориясендә палеозой утырмалары белән нефть, битум, ташкүмер, минераль төзелеш материаллары, минераль су чыганаклары һәм башкалар бәйле.