По окончании девонского периода наступил каменноугольный, либо карбон. Сейчас началось новое наступление моря на сушу. Поверхность Почвы уже существенно сгладилась по окончании разрушения каледонских гор, показавшихся во второй половине силура и в девоне. Теперешняя территория Москвы и прилегающих районов была затопленной морем. На северных материках появились огромные заболоченные низины. В условиях мокрого жаркого климата стала скоро развиваться пышная наземная растительность, а среди животных — бессчётные земноводные.
В лесах карбонового периода, произрастали громадные плауны-лепидодендроны.
Если бы мы с вами попали в лес каменноугольного периода, то вряд ли он произвел бы на нас приятное чувство. Большие деревья 30-40-метровой высоты с раскидистыми кронами вверху создавали вечный полумрак в лесу с непроходимыми топкими болотами, испускавшими тяжелые испарения. Везде царило безмолвие, иногда нарушаемое шлепаньем по воде тварей, напоминавших по внешнему виду саламандр, но многократно превосходивших их размерами. Это нам привычные стегоцефалы. Большая часть из них убивало время в воде, где ловило рыбу — главную их пищу.
Стегоцефалы, выползавшие на берег, еле передвигались , изгибаясь и волоча тело по земле. У некоторых стегоцефалов на лапах между пальцами были плавательные перепонки. На голове и теле, как у рыб, имелись органы боковой линии — необычные локаторы (приемники), при помощи которых рыбы определяют размещение жёстких предметов под водой, приближаясь к ним, и направление и силу течения.
Время от времени в воздухе носились огромные хищные стрекозы, достигавшие 75 см в размахе крыльев; огромные тараканы, скорпионы, длинноногие пауки, родственные современным сенокосцам, ползали в сумраке лесных зарослей.
Большие деревья, произраставшие в лесах каменноугольного периода, принадлежали к плаунам, папоротникам и хвощам. Все эти растения относятся к папоротникообразным, размножающимся спорами.
Толстые стволы плаунов (до двух метров в диаметре) были покрыты листовыми подушками с рубцами от отпавших листьев. Листья, достигавшие время от времени огромной длины (до 1 м), сохранялись в верхней части его ветвей и ствола.
У одного из плаунов листовые подушки имели вид ромбических чешуек, расположенных косыми последовательностями. Это растение стало называться лепидодендрона, что свидетельствует «чешуйчатое дерево». Второй род огромных плаунов — сигиллярия, что свидетельствует «печатное дерево»,— характеризуется тем, что рубцы от отпавших листьев на его стволе напоминают след от печати. Они находятся прямыми продольными последовательностями. Сигиллярии и лепидодендроны имели не настоящие корни, а необычные подземные корневые образования лапчатой формы, названные стигмарий (от греческого слова «стигма» — рубец; имеются в виду рубцы от отпавших выростов, выполнявших роль корешков). Вторую группу древовидных растений составляли хвощевидные — каламиты, уступавшие плауновым по высоте приблизительно в 2 раза. От плаунов каламиты отличались тем, что ветви у них отходили не равномерно от ствола, а лишь в определенных местах — узлах, разделявших обнажённые междоузлия. Из каждого узла (а у некоторых видов только из части узлов, с чередованием) отходил как бы венец, либо «мутовка», складывавшаяся из двух либо нескольких ветвей. В узлах членистых ветвей размешались мутовки из листьев, как у современных хвощей.
Древовидные хвощи, папоротники и плауны свойственны для тропического пояса того времени, протягивавшегося из Северной Америки в Европу и потом в Индонезию и Среднюю Азию.
Наровне с древовидными хвощами, папоротниками и плаунами в лесах каменноугольного периода было много травянистых представителей этих растений. Помимо этого, обширно были распространены показавшиеся еще в девоне семенные папоротники — древовидные голосемянные растения с папоротникообразными страницами. Семенные папоротники первенствовали из растений, имевших семена. Из голосемянных нужно отметить еще кордапты, занимающие как бы промежуточное место между семенными папоротниками и хвойными. Это были громадные деревья с большими, долгими страницами, распространенные как в тропической, так и в умеренной территориях.
В среднекаменноугольную эру показались и первые хвойные деревья из рода вальхия. Так, каменноугольный период — время пышного развития древесной флоры, в которой преобладают древовидные споровые растения и достаточно богато представлены древние голосемянные.
Это вместе с тем время образования бессчётных залежей каменного угля. Ископаемый уголь появился из древесного торфа, накоплявшегося в широких лесных болотах. В каменноугольном периоде появились залежи Донецкого и Подмосковного угольных бассейнов, Урала, Средней Европы и многие другие.
В море в связи с его широким распространением происходило некое обновление фауны. Среди несложных животных показались большие корненожки — фораминиферы. Их тело состояло всего из одной клетки, но раковина, в которой эта клетка помещалась, жала многокамерной и у некоторых форм, к примеру у фузулин, достигала размеров пшеничного зерна и более. Для одноклеточных животных, в большинстве случаев микроскопически малых, это большие размеры, не смотря на то, что кое-какие фораминиферы более позднего времени — палеогена — были еще больше.
В морях каменноугольного периода обширно распространены иглокожие (морские лилии и морские ежи), разные плеченогие, другие группы и мшанки животных.