泥盆紀，我們會發現3.6億年前的地球，兩塊兒超級大陸在相互漂近。南部是岡瓦納大陸，由如今稱作澳大利亞、南極洲、印度、非洲和南美洲的一連串兒大陸組成。北部超大陸是勞倫大陸，包括如今的北美洲大陸和北歐地區。這片大陸的形狀看起來與如今的大陸不相同，當時淺海覆蓋著如今的美洲中西部地區，而伊比利亞到如今的西班牙和葡萄牙，則是勞倫大陸南部海岸的近岸島嶼。
泥盆紀地圖1
泥盆紀地圖2
1撞擊區域 大約3.6億年前，波羅地大陸包括如今的斯堪的納維亞與勞倫大陸附近的北美洲相撞。撞擊過程中斯堪的納維亞大量山脈隆起。這山脈首次形成是高度達400米，構成山脈基底的內部數千米的岩石受到擠壓和加熱而形成變質岩，如片岩和片麻岩。時至今日，這些山脈受到嚴重侵蝕，變質岩就成了表面岩石。
2中國的海洋及山脈 在泥盆紀開始之時，中國範圍內發生了大規模的造山運動。在中國大部分地區，當時由一系列島嶼組成，造山運動將陸地抬升至海平面以上，東北部和東南部仍被淺海覆蓋。這些地區以泥盆紀的灰巖為特徵，古老而又被壓實的海相地層，其中還有珊瑚礁化石，在中國的其它地區，泥盆紀的紅色砂岩證實，這些地區當時的氣候極為炎熱乾燥。
3擴大中的澳大利亞 泥盆紀時期澳大利亞的造山運動在持續進行。該大陸的東南部海岸與火山島鏈相撞，形成了一系列山脈。這些山脈上流下的河流，將沉積物帶往位於大陸中心的盆地中，形成獨特的泥盆紀岩石
4澳大利亞西部的礁石 在泥盆紀時期，澳大利亞曾是南部岡瓦納超大陸的一部分，澳大利亞西部的部分地區曾被淺海淹沒，隨著時間推移，海底沉積物被壓實而形成典型的膠灰巖和泥岩。在這些岩石中，可以找到種類相當繁多的魚類及其它海洋生物化石。
5泥盆紀名稱的由來 泥盆紀的名稱來源於1839年在英格蘭西南部德文郡發現的岩石，當時的地質學家亞當·塞奇威克和羅德里克·默奇森描繪了在這個郡發現的一些典型岩石。這些有海相地層生成的岩石中含有的化石與志留紀較晚期的化石和石灰紀較早期的化石均有不同。
6海洋的形成與消失 在志留紀時期阿莫里凱大陸（西歐部分地區）與阿瓦隆尼亞大陸相撞，但到了泥盆紀早期，這兩塊大陸又分割開來，隨著期間的縫隙再次展開，一個小型海域形成了，沉積物逐漸堆滿了這個區域，並被壓實成岩石。
7美洲山脈 大約3.8億年前在北美大陸東部地區一系列山脈沿著阿巴拉契亞山脈隆起，成為阿卡迪亞造山運動屬於加里東運動。到了3.6億年前的泥盆紀晚期，河流將這些在山上遭侵蝕的新形成的石頭衝到山脈兩側的盆地中，隨著時間的推移，這些沉積物經擠壓而形成典型的紅巖老紅砂岩。
泥盆紀從4.16億年前開始到3.59億年前結束，共持續了5700萬年。在這個時期，伊阿珀託斯洋終於完全閉合，北美洲和格陵蘭島（勞倫大陸）與不列顛群島南部和斯坎德維亞（波羅地大陸）相撞，形成了一個單獨的大陸。一條中央山脈形成，自斯坎德維亞經不列顛至紐芬蘭和加拿大。與此同時，超級大陸岡瓦納大陸穩步從極點北移。
該時期全球氣候仍然保持溫和，新大陸的形成導致大陸內部變大也更加乾燥，因此形成廣闊的沙漠。大型河流橫貫陸地，形成內陸海和湖泊，成為最早的大規模淡水生命棲息地。到了泥盆紀中期，隨著冰蓋融化，海平面上升，大片珊瑚在勞倫大陸和澳大利亞迅速繁殖。
泥盆紀石燕貝化石
海洋擴張 根據該時期保存完好的證據，如澳大利亞西部戈戈發現的洋底沉澱物，我們清楚地得知泥盆紀的脊椎動物正發生顯著的多樣性變化。這些海洋沉積物，動物化石的品種很豐富，包括盾皮魚、輻鰭魚、肉鰭魚、肺魚等25類以上的魚。
泥盆紀海洋復原圖
魚類時代 泥盆紀常被稱為“魚類時代”，其特徵是河流、內陸海和淡水湖中佈滿了數量眾多且品種多樣的生命形式。泥盆紀的內陸水道被食肉動物佔據著。無頜動物最早進入淡水，但不久就被有頜食肉動物所列獵殺。到了泥盆紀末期，這些食肉動物已清除了大多數無頜動物僅有七鰓鰻和盲鰻倖存了下來，而有頜物種演化成了新的群體——盾皮魚、輻鰭魚、矛尾魚、鯊魚和肺魚，其中有些是長達六米的凶猛食肉動物。 盾皮魚屬於原始的有頜動物，長達60釐米，軀幹和頭部都被像盒子一樣的骨架結構覆蓋著。有些兩側有長長的翼狀骨肢，它們在志留系演化，佔據著淡水和海洋，品種多達200種。他們與原始的鯊魚相像，但與鯊魚不同的是，盾皮魚在泥盆紀末期滅絕了。
泥盆紀魚類復原圖
肺魚非常有趣，他們是一種原始的呼吸空氣的魚類，在泥盆紀演化並繁榮起來。他們起初棲息在海中，到了石灰紀才進入淡水。人們認為，成對的鰭和呼吸空氣的能力，將肺魚與轉向陸地的脊椎動物聯繫起來，但它們並非祖裔關係。
然而，海洋中的其他生物都朝著陸生脊椎動物演化。隨著陸地上的物種繼續增加，諸如潘氏魚的魚類變得與將來的四足動物毫無差別，它們最終離開水，走向陸地。
泥盆紀魚類復原圖
生命向陸地轉移 第一個四足動物化石發現于格陵蘭島上的泥盆紀河流與湖泊中。這種動物是類似蠑螈的兩棲動物，能夠從水中爬出，在路地上行走，名叫魚石螈，具有許多魚的特徵，但卻有四肢和呼吸空氣的肺部。從本質上來說，魚十元填補了魚類和轉向陸地的生存的動物之間的演化鴻溝。
和最初的設想不同，魚石螈和與它同一時代的棘螈的肢體都更適合游泳而非行走。另外這些動物保留了鰓，也許在水中和空氣中都能呼吸，這證明他們在逐漸適應從水中轉向陸地這個終極難題。
陸生脊椎動物要想在陸地上生存，還需要解決許多問題：魚出水不久便會死亡，他會翻出白肚皮，胡亂拍打卻不能移動一絲一毫；他會喘息呼吸空氣，但他的鰓在沒有水的情況下會塌陷；沒有耳朵的它們，什麼都聽不到，隨著眼睛的乾涸，也會什麼也看不到。它的皮膚會失去水份，陸生動物還要能夠四處走動，大多數動物因此而演化出了腿。第一種陸生生物出現在奧陶紀，是像馬陸一樣的節肢動物，他們從海生動物祖先那裡繼承了有關節的成對的腿，但脊椎動物有完全利用遺傳下來的每一個演化特徵，它們從成對的鰭演化成由關節強壯足以支撐身體的四肢，這些四肢還要能夠驅使他們在路地上前進。
魚類的主要驅動方式就是軀體呈S型橫向擺動，儘管這種移動方式在陸地上很有效，如蛇類爬行，但卻不能將軀幹支撐離地面，許多陸生脊椎動物如蜥蜴都能讓身體S型移動，又能撐起身體的腿，然而這一移動又給脊椎添加了新的壓力，所以陸生脊椎動物的骨骼需要變得更加強硬，也需要變得更加靈活，這一演化過程需要很長時間。
泥盆紀中期骨鱗魚化石
四足動物祖先 棘螈和魚石螈是從什麼演化而來的呢？研究表明，具有成對的肌肉發達的鰭的潘氏魚是它們的近親，也最有可能是它們的祖先。發現於拉脫維亞泥盆紀的潘氏魚本身就是一種非凡的動物。
最早四足動物真掌鰭魚化石
最早的四足動物真掌鰭魚，成對的鰭具有獨特的骨架。該骨架與軀幹結合的方式類似於四足動物的四肢。該化石發現於加拿大魁北克省。 除了軀幹前後具有像四足動物一樣成對的鰭之外，它還具有與第一種四足動物幾乎無異的頭骨，頭部扁平，眼睛捱得很近。一張大口，筋骨也以四足動物的方式與脊椎相連，當潘氏魚化石首次被發現時，真的還以為他是四足動物。
從鰭演化成腿 為適應陸生環境，脊椎動物不得不將鰭演化成腿，但並非所有的鰭都適於演化成肢體。潘氏魚有兩對兒窄基鰭，如同大多數四足動物的腿部結構，每一個鰭都有單個骨頭支撐，骨頭與肩部或骨盆帶相連接，骨盆帶又與脊椎相連，每個肢體骨頭的外部末端都有一對腕骨，向上一點兒則有許多鰭刺。相比而言，現今魚類所具有的像風扇一樣的鰭是由多個骨頭支撐，也有許多鰭刺。這兩種鰭，前者如潘氏魚才適於演化成為足以支撐軀體的腿。
泥盆紀四足動物復原圖
棘螈化石 科學家們將這種早期四足動物化石遺蹟拼湊完整後，就改變了脊椎動物如何演化以適應陸地生活的看法。這塊化石發現於北極圈格陵蘭島一座荒涼的高山邊，埋藏在堅硬的沉積岩中，這塊化石表明當時的棘螈具有平展的頭骨，眼眶在上部表面排列的很近。
棘螈化石
彈塗魚 彈塗魚是一種現代的硬骨魚，它能夠離開水，在暴露於空氣中的泥灘上覓食。他用長長的硬胸鰭驅動自身在柔軟潮溼的泥土上蜿蜒爬行。然而，他必須保持身體溼潤，不能在水外呆太長時。彈塗魚是一類進化程度較低的古老魚類小動物，中國沿海仍有分佈。
彈塗魚
砂岩輪廓 砂岩形成典型的光禿禿的半乾旱地貌。起初，暴風雨和洪水會產生大河，將石頭運輸並沉積在幽深的沉積盆地中。這種由此產生的蘇格蘭懸崖表面遭受侵蝕，形成了像雕塑一樣的藝術品，當地人稱之為“霍伊島的老人”。
霍伊島的老人
老紅砂岩泥盆紀炎熱的天氣週期性的蒸發內陸、海、河、湖泊裡的水，留下的礦物質鹽沉積物被空氣氧化而變紅。這些稱之為“老紅砂岩”紅色和棕色鹽層在英國和美國的卡茨基爾山脈非常普遍，是絕佳的建築材料，曾在18至19世紀被大規模開採。隨著開採挖掘，保存良好的生物化石綻露出來，而這些生物曾生活在原先的河流湖泊中。