אחת ההשערות המקובלות כיום על ידי קהילת הגאולוגים היא שפני השטח של כדור הארץ היו מכוסים כמעט לחלוטין בקרח לפחות פעמיים - בפעם הראשונה לפני 2.4 מיליארד שנים, ובפעם השנייה לפני 635 מיליון שנים.
לפי תאוריה זו קרח כיסה את הקטבים ואפילו הגיע עד קו המשווה, כאשר רוב האוקיינוסים היו מכוסים קרח.
היווצרות האיקריוטים.
התפתחותו של התא האיקריוטי מהווה אבן דרך בהתפתחות החיים בכדור הארץ, שכן האוקריוטים כוללים חד-תאיים (כמו פרוטוזואה, ריריות, אצות ופטריות חד-תאיות), וכמעט את כל האורגניזמים הרב-תאיים (פטריות, צומח ובעלי חיים). קשה לקבוע בדיוק את המועד של סדרת אירועים זו, אך ההשערה היא שהאוקריוטים התפתחו לפני כ-1.6 עד 2.1 מיליארד שנים.
עידן העל פנרוזואיקון.
טקטוניקה, פליוגאוגרפיה ואקלים.
בסוף עידן הפרוטרוזואיקון יבשת העל פאנוטיה החלה להתפרק ליבשות הקטנות יותר - לורנטיה, בלטיקה, סיביר וגונדוונה.
האקלים הפליאוזואי היה חם יותר בהשוואה להיום, אך בסוף התור האורדוביאני החל עידן קרח קצר שבמהלכו הקרחונים כיסו את אזור הקוטב הדרומי, שם נמצאה היבשת הענקית גונדוואנה. במהלך עידן הקרח המאוחר של התור האורדוביאני אירועו כמה הכחדות המוניות בולטות אשר בהן נעלמו ברכיופודים רבים, טרילוביטים, חיטחבים ואלמוגים. ההערכה היא שהמינים הימיים הללו לא הסתגלו לטמפרטורה ההולכת ופוחתת של מי הים.
היבשות לורניה ובאלטיקה התקרבו זו לזו לפני כ-450 עד 400 מיליון שנים, וכתוצאה מכך נוצרה היבשת לארוסיה (הידועה גם בשם "אירו-אמריקה") שרידי רכס ההרים שנוצר כתוצאה מההתנגשות בין היבשות ניתן למצוא כיום בסקנדינביה, סקוטלנד, ובחלק הצפוני של רכס האפלצ'ים. בתור הדבון (לפני כ-416 עד 359 מיליון שנים) גונדוואנה וסיביר החלו לנוע לעבר לרוסיה. ההתנגשות של סיביר עם לורוסיה גרמו בין היתר להיווצרות הרי אורל. השלב האחרון בנדידת היבשות התרחש בתור הקרבון (לפני 359 עד 299 מיליון שנים) אשר גרם להיווצרות של יבשת העל פנגיאה.
מעטפת כדור הארץ שתחת היבשת הקדומה הייתה עדיין חמה מאוד, והירבתה לפרוץ החוצה אל פני כדור הארץ בצורת לבה, בעיקר באזור יבשת אפריקה. כתוצאה מכך, הייתה אפריקה מוגבהת בכמה עשרות מטרים לעומת היבשות האחרות.
לפני כ-180 מיליון שנים, במהלך עידן היורה, התפצלה פנגיאה לשני חלקים - גונדוונה (אמריקה הדרומית, אפריקה, אוסטרליה, אנטארקטיקה והודו) ולאוראסיה (אירופה, אסיה וצפון אמריקה). בהמשך התפצלו שתי יבשות אלו לחלקים נוספים עד שכדור הארץ הגיע למצבו הנוכחי.
המפץ הקמבריוני.
בעוד שלפני תור הקמבריון (לפני כ-542 עד 488 מיליון שנים) רוב האורגניזמים בכדור הארץ היו פשוטים, ומורכבים מתאים בודדים, קצב האבולוציה של בעלי החיים (במושגים של היכחדות והיווצרות של מינים חדשים) בתקופה זו, כפי שניתן ללמוד ממאובנים מאותה התקופה, היה מואץ למדיי. ההופעה הפתאומית של מינים חדשים רבים בתקופה זו מכונה "המפץ הקמבריוני".
כמות בעלי החיים שהתפתחו בתקופה זו הייתה חסרת תקדים. התפתחותם של חלקי גוף קשים כגון קונחיות, שלדים, או שלדים חיצוניים אצל חיות כמו רכיכות, קווצי עור, חבצלות ים ופרוקי-רגליים סייע רבות לכך שצורות החיים הללו השתמרו כה טוב במאובנים בהשוואה לאבותיהם מתקופת הפרוטרוזואיקון. מסיבה זו, אנו יודעים כיום הרבה יותר על בעלי החיים בתור הקמבריון מאשר על בעלי חיים מתקופות עתיקות יותר.
במהלך תור הקמבריון הופיעו גם החולייתנים הראשונים, ובהם הדגים הקדומים. הדגים הראשונים עם לסת הופיעו במהלך התקופה הגאולוגית הבאה - תור האורדוביק.
אבולוציית הטטרופודים, הדינוזאורים, והעופות.
האבולוציה של הטטרפודים החלה לפני כ-400 מיליון שנים בתור הדבון, כאשר הטטריפודות הקדומים ביותר התפתחו מבעלי סנפירים בשרניים שחיו באזורים של מים רדודים. בסופו של דבר, הסנפירים של הטטרפודים הקדומים התפתחו לגפיים והם יהפכו לאבות הקדמונים לכל הטטרפודים, כולל כל הדו-חיים המודרניים, הזוחלים, הציפורים והיונקים. אף על פי שהם היו מסוגלים לזחול על הקרקע, רבים מהטטרופודים הקדומים הללו עדיין שהו רוב הזמן במים. הם החלו לפתח ריאות, אך עדיין נשמו בעיקר באמצעות הזימים. הטטרפודים הקדומים ביותר היו לפי ההערכות דומים במיוחד במראה ליצור הקדום אקנתוסטגה, עם 4 גפיים דמויי-סנפירים שאיתם הם שחו אך גם סייעו להם לעלות ליבשה, והיו להם גם ריאות לא מפותחות שעזרו להם לנשום ביבשה.
בסופו של דבר, כמה מהטטרופודים הקדומים הסתגלו כל כך טוב לחיים על פני הקרקע שהם בחרו לחיות באזורי היבשה במקום במים.
כ-20 מיליון שנים מאוחר יותר התפתחה הביצית בעלי שפיר עוברי, אשר אפשרה להניח את הביצית על הקרקע, ובכך להעניק יתרון הישרדותי לעוברים של הטטריפודים. בעקבות כך נוצר למעשה פיצול בין זה בעלי השפיר העוברי לבין הדו-חיים. 30 מיליון שנה מאוחר יותר התפתחו הסינאפסידי (כולל היונקים) מזאורופסידים (אשר כוללים ציפורים וזוחלים). במהלך תקופה זו קבוצות רבות אחרות של אורגניזמים המשיכו להתפתח למינים שונים בהם בדגים, חרקים, חיידקים וכו'.
לאחר אירוע הכחדה המונית נוסף שאירע לפני כ-250 עד 251 מיליון שנים, לפני כ-230 מיליון שנים התפתחו זוחלים קדומים לדינוזאורים אשר הפכו לחולייתנים הארציים הדומיננטיים בכדור הארץ לאחר אירוע ההכחדה ההמוני הכחדת טריאס-יורה שאירע לפני כ-200 מיליון שנים. מרבית היונקים שהיו קיימים בתקופה זו היו ככל הנראה בעלי חיים קטנים הדומים לחיות ממשפחת החדפיים. הדומיננטיות של הדינוזאורים בכדור הארץ נמשכה גם בתקופות היורה ותקופת הקרטיקון.
לפני כ-150 מיליון שנה, במהלך תקופת היורה המאוחרת, החלה האבולוציה של העופות אשר התפתחו אבולוציונית מדינוזאורים מנוצים מתת-סדרת התרופודים.
אירועי ההכחדה ההמוניים.
ההכחדה ההמונית הראשונה מבין חמש ההכחדות המוניות גדולות הייתה ההכחדה האורדוביאנית-סילורית (Ordovician-Silurian extinction) שאירעה לפני 443.8 מיליון שנים. ההכחדה ההמונית גרמה לכך שבסביבות 60% מחסרי חוליות הימיים נכחדו.
ההכחדה ההמונית השנייה הייתה הכחדת סוף הדבון (Late Devonian extinction) שאירעה לפני כ-376 עד 360 מיליון שנים. ההכחדה ההמונית גרמה לכך שבסביבות 70% מכלל המינים בכדור הארץ נכחדו.
ההכחדה ההמונית השלישית הייתה הכחדת פרם-טריאס (Permian–Triassic extinction event), אשר ידועה גם בשם "המוות הגדול", שאירעה לפני כ-252 מיליון שנים. באירוע זה נכחדו כ-90 אחוזים מחסרי החוליות ולמעלה מ-90 אחוזים מבעלי החיים הימיים, כמו גם כ-70 אחוזים מבעלי החוליות היבשתיים. זה היה ללא ספק אירוע ההכחדה הנרחב ביותר שהתרחש אי פעם על פני כדור הארץ. כיוון שחלק גדול כל כך מהמגוון הביולוגי אבד, לחיים על פני כדור הארץ לקח עד כ-10 מיליוני שנים להשתקם, זמן ארוך יחסית לאירועי הכחדות אחרים.
ההכחדה ההמונית הרביעית הייתה הכחדת טריאס-יורה (Triassic–Jurassic extinction event) שאירעה לפני 201.3 מיליון שנים ובו כמעט כל הסינפידים והארכוזאורים נכחדו.
ההכחדה החמישית אשר הייתה גם ההכחדה ההמונית האחרונה הייתה הכחדת קרטיקון-פלאוגן אשר אירעה לפני 66 מיליון שנים כאשר אסטרואיד בקוטר 10 קילומטרים פגע בכדור הארץ באזור חצי האי יוקטן. כתוצאה מהפגיעה נפלטו כמויות אדירות של חומר לאוויר. 75% מבעלי החיים בכדור הארץ, כולל כל הדינוזאורים, נכחדו והאירוע הוביל לסוף תקופת הקרטיקון וסוף עידן המזוזואיקון.
האבולציה של היונקים.
היונקים הראשונים התפתחו בתקופה בה הדינוזאורים וארכוזאורים נוספים היו היצורים הדומיננטיים בכדור הארץ. היונקים הראשונים היו קטנים מאוד, ולפי ההערכות היו ליליים על מנת להימנע מטורפים. ההתפתחות של מיני היונקים השונים החלה רק לאחר הכחדת קרטיקון-פלאוגן. יצורים כמו סוג הלוויתן הקדום אמבולוצטוס החלו לפקוד את האוקיינוסים והם התפתחו בסופו של דבר ללווייתנים, בעוד שכמה יצורים אחרים, כמו פרימטים, החיו בסביבה של עצים. כל זה השתנה בעקבות שיבש דפוסי מזג האוויר ברחבי העולם. לווייתנים מוקדמים כמו בסילוזאורוס הפכו באותה העת לטורף העל של הימים.
האבולוציה של הדגניים הביאה לשינוי מדהים בנופי כדור הארץ, והשטחים הפתוחים החדשים שנוצרו תרמו לכך שהיונקים החלו בהדרגה לגדול. במהלך תקופת המיוקן (שהחלה לפני 23 מיליוני שנים והסתיימה לפני 5.3 מיליוני שנים) נוצרו חלק ניכר מהיונקים המודרניים. פרסתנים ענקים כמו הפרצרתריום והדינותריום התפתחו והיו דומיננטיים באזורי המרעה. האבולוציה של הדגניים תרמה גם לכך שהפרימטים ירדו מהעצים, לכך שבאמצע תקופה זו הופיעו ההומינידיים הראשונים, ולכך שהחלה האבולוציה האנושית. החתולים הגדולים הראשונים התפתחו גם הם במהלך תקופה זו. ים טתיס נסגר במהלך תקופה זו בעקבות התקרבותן של אירופה, אפריקה וחצי האי ערב.
היווצרותו של מצר פנמה היה אולי האירוע הגאולוגי החשוב ביותר שהתרחש ב-60 מיליון השנים האחרונות. מצר היבשה שנוצר לפני כשלושה מיליוני שנים, כתוצאה מפעילות געשית שיצרה גשר יבשתי בין אמריקה הצפונית לדרומה, תרם בין היתר יצירתו של זרם הגולף והשפיע על עולם החי בההחלפה האמריקנית הגדולה אשר במסגרתה התאפשר ליצורים המבודדים של אמריקה הדרומית להגר לאמריקה הצפונית, ולהפך.