泥盆纪时的鱼类呈现高度的多样化，因此这个时代又常被称为「鱼类时代」。在泥盆纪早期，甲胄鱼类繁盛；在泥盆纪中晚期有颌鱼类开始展现多样性，种类比起志留纪和泥盆纪早期时更加繁盛；有颌鱼类中的盾皮鱼类主宰了海洋环境。
无嵴椎动物.腕足类和珊瑚比起志留纪更加繁盛；原始菊石出现。
陆地与淡水.昆虫出现；节肢动物遍布了整个陆地的森林。有颌鱼类中的肉鳍鱼类主宰了淡水环境；肉鳍鱼类在泥盆纪晚期开始爬上陆地，腹鳍与胸鳍演化成强健的四肢。
泥盆纪后期灭绝事件