پیشاتاریخ ایالات متحده
پالئوزوئیک

عصر فانروزوئیک پس از پرکامبرین آغاز شد. اولین واحد مهم زمانی که این عصر دربرداشت، دوره کامبرین در دوران پالئوزوئیک بود. در آن زمان، قاره‌های زمین در آرایش بسیار متفاوتی قرار داشتند و به‌طور کلی کوچک‌تر از آنچه که امروز هستند، بودند. بخش جنوب شرقی ایالات متحده به آمریکای جنوبی و آفریقا متصل بود و در عرض‌البلدهای قطبی نیم‌کره جنوبی قرار داشت. ایالت‌های غربی در نزدیکی خط استوا قرار داشتند.
تمام حیات شناخته شده در طول کامبرین آبزی بود، بنابراین مناطقی از ایالات متحده که بالاتر از سطح دریا اند، ممکن است زمین‌های بایر عقیم باشند. تریلوبیت‌ها رایج‌ترین نوع جانورها در فوسیل‌های کامبرین هستند. به خصوص Elrathia در منطقه Antelope Springs در یوتا قابل توجه است. آرکئوسیاتیدهای اسفنج مانند در نوادا معمول بود. براکیوپودها، گاستروپودها و اسفنج‌ها نیز از حیوانات مهم کامبرین بودند. سطح ابحار در اطراف آمریکای شمالی در اواخر کامبرین کاهش یافت. اکوسیستم‌های موجود در آب‌های کم عمق احتمالاً از بین رفتند. دوره کامبرین با یک انقراض دسته جمعی به پایان رسید. در سطح جهانی، براکیوپودها و گاستروپودها بسیاری از تنوع زیستی خود را از دست دادند، اسفنج‌ها حدود نیمی از خانواده خود را از دست دادند و تقریباً سه چهارم خانواده‌های تریلوبیت‌های معاصر در همان زمان ناپدید شدند.
وقتی دریا در نهایت دوباره ظهور کرد، بیشتر قاره زیر آب رفت. به نظر می‌رسد رایج‌ترین جانور در فوسیل اردویسین بازویوپودها بوده‌اند. تعداد زیادی شکوفا شدند و با جزئیات زیاد در نزدیکی سینسیناتی در دوره اردویسین میانه نگهداری شدند. اعضای این جانور در ایندیانا، کنتاکی و اوهایو حفظ شدند. بیشتر تریلوبیت‌های اردویسین از اجداد کامبرینی خود متمایز هستند، زیرا تعداد کمی از گونه‌های که از انقراض دسته جمعی جان سالم به در برده بودند، بار دیگر متنوع شدند. در دوره اردویسین میانی، ماهی‌های بدون آرواره زره‌دار اولیه به نام استراکودرم، تکه‌های استخوانی را در منطقه کوه‌های راکی کنونی به جای گذاشتند. در اواخر دوره اردویسین سطح دریا کاهش یافت. یک انقراض دسته جمعی دیگر پایان اردویسین را رقم زد. در سطح جهان، ۲۵ درصد از خانواده‌ها ناپدید شدند. تلفات عمده بر براکیوپودها، ماهی‌ها، اکینوئیدها، اسفنج‌ها و تریلوبیت‌ها تحقق یافت. این انقراض دسته جمعی همچنین بیشترین آسیب را برای تریلوبیت‌ها داشت که ۵۰ درصد از خانواده‌های خود را از دست دادند.
در دوره سیلورین، بحرهای گرم و کم عمق بیشتر آمریکای شمالی را پوشانده بود. ایلینوی، ایندیانا و میشیگان خانه صخره‌های مرجانی وسیعی بودند. صخره‌های ایندیانا به ویژه از متنوع‌ترین صخره‌های این دوره در کل قاره هستند. ایالات متحده جنوب شرقی هنوز بخشی از گندوانا لند در دوره سیلورین بود. گراپتولیت‌ها هنوز در آب‌های نزدیک سواحل شرقی ایالات متحده ساکن بودند، اما مانند گذشته قسمی که در دوره اردوویسین جزء جانوران سیلورین بزرگ بودند، حالا نبودند. با پیشروی سیلورین، بحرهای که بیشتر کشور را پوشش می‌دادند عقب‌نشینی کردند. فقط نواحی میشیگان و نیویورک (در آن زمان در نزدیکی خط استوا) همچنین زیر آب بودند. با این حال، این بحرهای محصور به خشکی با آب شیرین دوباره پُر نمی‌شدند بنابراین به تدریج تبخیر شده و ذخایر نمکی متراکم را در آن مناطق باقی گذاشتند.
آمریکای شمالی دوره دوونین یک‌بار دیگر بستر بحرها شده و مملو از زندگی گردید. در واقع حیات آبی دوره دوونین ممکن است بیش از هر دوره دیگری در پالئوزوئیک، فراوان و متنوع بوده باشد. اسفنج‌های شیشهٔ در دوران دوونین در غرب نیویورک فراوان شدند. به خصوص فوسیل‌های دریایی در شهرستان کویاهوگا، اوهایو که خانهٔ بیش از ۱۲۰ نوع حیات دریایی بود، قابل توجه است. ماهی‌های محلی به تنهایی بیش از ۵۰۰۰۰ فسیل‌ها از خود به جای گذاشته‌اند. در دوره دوونین پسین، قدیمی‌ترین گیاهان بذردار شناخته شده در پنسیلوانیا رشد کردند. گیاهانی که مسئول باقی گذاشتن بذرهای فسیلی محلی هستند ممکن است سرخس‌های بذری باشند، گیاهانی که شاخه‌های آن‌ها شبیه سرخس است اما به جای هاگ از طریق بذرها تکثر می‌کنند. جنگل گیلبوآ، یکی از اولین جنگل‌های جهان، در همین زمان در نیویورک شکل گرفت. دوره دوونین با یک انقراض دسته جمعی دیگر به پایان رسید. در سطح جهان ۲۵ درصد خانواده‌ها از دست رفتند. تقریباً تمام خانواده‌های آمونوئیدها، ماهی‌ها و دوزیستان منقرض شدند. اکثر خانواده‌های شناخته شده مرجان‌ها و تریلوبیت‌ها منقرض شدند. گونه‌های دیگری که دچار کاهش تنوع شدند عبارت از: براکیوپودها، بریوزوآها، کرینوئیدها و استراکدها.