古生代（5.4亿年–2.5亿年前）.寒武纪时期的冈瓦那超大陆气候温和。当时西部南极洲有一部分处于北半球，大量的砂岩、石灰岩和页岩也在此时期沉积。东部南极洲则位于赤道——孕育了无嵴椎动物和三叶虫的海床的所在区域。从4.16亿年前的泥盆纪开始，冈瓦那超大陆漂移到了更往南的地方，气候也逐渐变冷，不过化石证明当时陆地上仍有植物生长。在此期间，大量的沙和淤泥沉积在现今的埃尔斯沃思山脉、霍利克山脉和彭萨科拉山脉。冈瓦那超大陆的冰期始于3.6亿年前的泥盆纪末期，那时超大陆的中心已到达到南极点，气候