Paleozoik (ang. Palaeozoic) – termin posiada dwa znaczenia:
w sensie geochronologicznym – najstarsza era fanerozoiku, trwająca około 291 milionów lat (od 542,0 ± 1,0 do 251,0 ± 0,4 mln lat temu). Paleozoik dzieli się na sześć okresów: kambr, ordowik, sylur, dewon, karbon i perm. Nieformalnie paleozoik czasami jest dzielony na starszy paleozoik (obejmujący kambr, ordowik i sylur) oraz młodszy paleozoik (obejmujący dewon, karbon i perm).
w sensie chronostratygraficznym – najniższy eratem fanerozoiku, wyższy od neoproterozoiku, niższy od mezozoiku. Dzieli się na sześć systemów: kambr, ordowik, sylur, dewon, karbon i perm.
W paleozoiku powstawały skały osadowe, zawierające dziś liczne skamieniałości zwierząt i roślin. W erze tej wystąpiły także silne ruchy górotwórcze, zwane kaledońskimi (w sylurze) i hercyńskimi (w karbonie). Pozostałością po nich są m.in. mocno dziś zniszczone góry Wielkiej Brytanii (Grampian, Kaledońskie), na Półwyspie Skandynawskim (Góry Skandynawskie) oraz nasze Sudety i Góry Świętokrzyskie. Zróżnicowane skały ery paleozoicznej świadczą o częstych zmianach zasięgu lądów i mórz, a także o zmianach warunków klimatycznych. Na przykład w dewonie na znacznych obszarach Ziemi panował klimat suchy, czego dowodem są osady pustynne z tego okresu. Podobny klimat panował w permie.
W Polsce powstawały wówczas pokłady soli kamiennej, znane dziś z okolic Kłodawy i Inowrocławia na Kujawach. W okresie tym nasiliły się zjawiska wulkaniczne. Spowodowały one powstawanie grubych serii skał wulkanicznych budujących dziś m.in. Góry Wałbrzyskie i Kamienne w Sudetach. W karbonie panowały u nas warunki klimatyczne, podobne do tych, jakie występują obecnie w strefie klimatu równikowego (wysoka temperatura i duża wilgotność powietrza przez cały rok). W tym okresie zaczęły się tworzyć największe, ze znanych dziś na Ziemi, złoża węgla kamiennego.
Pod koniec ery paleozoicznej rozmieszczenie lądów i oceanów na Ziemi było zupełnie inne niż obecnie. Jeszcze w permie, około 270 mln lat temu, na Ziemi istniał jeden wielki kontynent. Na początku naszego stulecia uczeni nazwali go Pangeą.
Pod koniec permu i na początku triasu Pangea rozpadła się na części, które zaczęły przesuwać się (dryfować) w różnych kierunkach. Powstały dwa wielkie prakontynenty: na półkuli północnej Laurazja, na półkuli południowej Gondwana. Oddzielał je wielki Ocean Tetydy. Następnie Laurazja rozpadła się na Eurazję i Amerykę Północną, a między nimi na półkuli północnej zaczął tworzyć się Ocean Atlantycki. Także Gondwana położona na półkuli południowej, rozpadła się na Afrykę, Amerykę Południową, Antarktydę i Australię. Od Gondwany oderwały się także Indie, które "wędrując" ku północy, dotarły do Azji i połączyły się z nią.
Współczesne rozmieszczenie lądów i oceanów na Ziemi jest efektem ruchu kontynentów w minionych 270 milionach lat. Dokładne badania geologiczne potwierdziły, że kontynenty nadal się przesuwają.