提到二疊紀，不得不提生物大滅絕。地球生命的演化歷程不斷地被各種滅絕事件所打斷，最為人所熟知的莫過於發生在6600萬年前白堊紀末期，標誌著恐龍時代終結的大滅絕事件。然而二疊紀末期，地球上的生命遭遇了一次最大程度的倒退，陸地和海洋中的生物均被大規模摧毀。儘管以前海洋生物的組織和演化都曾發生極大的改變，但陸地生物卻是首次遇到如此慘絕的毀滅。
二疊紀末期復原圖1
二疊紀末生物大滅絕事件發生於距今2.51億年前，是地球歷史上最大，最嚴重的生物滅絕事件，造成了生物界空前的大危機。據估計，二疊紀末期，地球上海洋生物滅絕率90%-95%，陸生脊椎動物的滅絕率為70%，在脊椎動物中，四足動物的十個科和獸孔目的17個科滅絕了。後者中包括魔龍類，最後的恐首龍類和大多數的二齒獸。在消失的類型中，涵蓋了多種多樣的生態類型，體型有大有小，有食草的也有食肉的。滅絕的海洋動物中有皺壁珊瑚、床板珊瑚和三葉蟲等。在陸地上，孢子植物讓位於針葉植物、蘇鐵類和其他裸植物。植被的變化導致了陸地上動物一系列的連鎖反應。
二疊紀末期復原圖2
二疊紀生物大滅絕要從石炭紀和二疊紀之間的大冰期說起，又稱為晚古生代大冰期，是顯生宙中最大的一次冰期。該次冰期是新元古代“雪球”事件和奧陶紀末期冰期之後又一次大冰期。
石炭紀至二疊紀大冰期開始於石炭紀中晚期，前後持續了8000萬年之久，是顯生宙中延續時間最長的一次大冰期，最寒冷時期為距今2.8億年到2.7億年前。這次大冰期主要分佈在南半球岡瓦納古陸。冰蓋中心最初位於南非，然後經南極洲向澳大利亞呈放射狀方向流動，直至二疊紀晚期最後消失。在冰期中，全球氣溫普遍下降，南半球各個路塊上普遍存在屬於這個時期的冰磧層，並且它們與含舌羊齒植物群的煤層交錯出現，表明當時這一代經歷了一次大冰期，並呈現冰期與冰期交替出現的狀態。
雪球事件時期地球
是什麼原因導致的石炭紀至二疊紀大冰期，學術界至今並沒有一致的意見。有研究者認為，大冰期與太陽系的運動週期有關，太陽系在銀河中運行時，當經過星際物質稠密的空間時，太陽光熱輻射的傳導受阻，地球接受太陽能量減少，因而出現週期性變冷。另有研究者發現，第四紀大冰期和石炭紀二疊紀大冰期時期太陽軌道位於銀河系中心點附近，因此認為太陽軌道近銀心點與大冰期可能相對應。而且，這個週期與元古代末期石炭紀至二疊紀和第四紀的三次大冰期的時間相隔基本吻合，故此，假說基本成立。古生代末期以前的其他若干個週期裡，沒有發現冰磧岩的證據，因此大冰期是否真的與太陽系的運動週期有關，還需要更多更深入的研究。
除此之外，還有人認為，石炭紀至二疊紀大冰期是地球自身調節的結果，大氣二氧化碳含量與地球上植被的生長狀況有關。從石炭紀初期開始，全球植被十分繁盛，植物的生長將大量的二氧化碳埋藏在地下，導致大氣中含氧量大大高於現在的水平，出現了冰室效應，從而形成了大冰期。
不論導致石炭紀至二疊紀大冰期的原因如何，這次冰期的影響卻十分深遠，甚至有觀點認為這是地球歷史上影響最為深遠的一次。持這種觀點者認為，石炭紀至二疊紀大冰期是引發二疊紀末期物種大滅絕的罪魁禍首。石炭紀至二疊紀大冰期還對地球自然環境產生了巨大的影響。在石炭紀晚期至二疊紀早期將近500萬年的時間裡，全球範圍內的海洋生物主要以冰冷型為主。原來以暖水生物為主的海域也隨著時間的推移，像冷水型轉變。氧同位素的研究顯示，在全球範圍內，古溫度下降了四至七攝氏度，冰期退卻之後，岡瓦納古陸出現了大面積的舌羊齒植物群。
大冰期地圖
石炭紀至二疊紀的冰川作用主要分佈在南方的岡瓦納古陸上，因此為大陸漂移假說提供了重要的證據。這次冰期的冰川中心正好位於當時南極周圍，向四周圍呈放射狀擴散，而冰川產生的冰磧物，正好分佈於現在的非洲南部、印度半島和南美的東緣。如果將這些大陸拼合，便恢復了當時岡瓦納古陸的位置和輪廓。
對於當時冰天雪地的南半球，北半球相對溫暖，大部分地區還屬於氣候溼熱，植物繁茂的成煤時期。在我國，除了源於印度板塊的西藏部分地區之外，幾乎沒有任何冰川活動的證據。這可能是由於北半球的勞倫古陸所處的古緯度較低，而古北極地區為開闊海域的緣故。
大滅絕事件復原圖
導致大滅絕發生的原因有多種不同的看法，有人認為岡瓦納冰川是罪魁禍首，有人認為與冰川事件的同時快速的變暖和氣候急劇波動難辭其咎，還有人認為西伯利亞和華南地區玄武岩熔岩的噴發是最主要的原因，同樣小行星和隕星撞擊也是候選者，但是一直缺少撞擊的證據。近年來，研究者通過研究採集自匈牙利、中國和日本的地質標本，以富勒烯（是一種完全由碳組成的中空分子）為主的碳大分子中捕獲的氦和氬的量，提出了二疊紀與三疊紀界限附近所發生的富勒烯必定來自於隕星的撞擊，算是為外星撞擊說提供了部分證據，但這一觀點飽受爭議。
富勒烯分子模型
二疊紀末泛大陸開始裂解。各組成部分的雛形開始顯現，然而那時板塊活動必定十分活躍，由此引發了大規模的火山爆發。在現今的西伯利亞地區，當時存在大規模的玄武岩噴發，現在這裡被稱為西伯利亞地盾。在約100萬年的時間裡，共噴發出來大約500萬平方千米的岩漿，大量的煙塵，二氧化碳和二氧化硫被釋放到大氣中，照射到地面的陽光減少，使得氣溫下降，隨著煙塵的消失，氣溫回升到高於原處環境溫度5攝氏度左右。由於在大陸邊緣聚集了大量的甲烷水合物，釋放了大量的甲烷氣體，從而觸發了氣溫進一步上升4到5攝氏度，這足以導致生物滅絕。
大滅絕事件景象
這次大滅絕與白堊紀末的大滅絕可能存在著許多相同之處。滅絕發生之前存在大規模火山活動，而地外天體的撞擊可能對特定類群的滅絕起到了致命一擊的作用。然而事情果真如此嗎？現在科學家都認為每一種原因都不是最後的定論，這一次大滅絕絕對不是單一的原因造成的，而是多種原因共同作用的結果。
總之，二疊紀末大滅絕是陸地和海洋生態系統幾乎遭受了毀滅性打擊。統治海洋2億多年的古生代演化動物群優勢地位喪失殆盡，全球生態領域十分蕭條。成煤沼澤，層狀硅質岩和後生動物礁長期消失，海陸生物群重組，生態系統結構重建，演化進程發生重大轉折，直到中三疊世生物界才整體開始復甦。
二疊紀倖存者進入三疊紀