Les arthropodes continuent de pulluler sur l'ensemble des Terres. Les formes géantes du Carbonifère se maintiennent jusqu'au milieu du Permien puis disparaissent, d'autres groupes apparaissent, tel que les coléoptères, les mouches, aux cycles de vie plus complexe.

La situation climatique affecte les tétrapodes qui vont se raréfier, certaines espèces qui régressent vont néanmoins subsiter dans des zones humides.
Les tétrapodes se subdivisent alors en :

• Temnospondyles tel que Eryops (apparentés aux amphibiens actuels) .
• Anthracosaures (apparentés aux amniotes modernes : oiseaux, reptiles et mammifères actuels).

Les reptiles vont beaucoup se diversifier et atteindre de grandes tailles. Leur répartition géographique devient plus vaste grace au réchauffement généralisé et grace à la permanence d’un climat de type tropical à subtropical.

C'est chez les reptiles que l'on voit apparaitre les premiers caractères de mammifères.Ces reptiles sont dits mammaliens, les plus anciens sont les Pélycosaures, limités à la zone équatoriale.
Ces Pélycosaures possédaient un aileron dorsal (célèbre avec le Dimetrodon) au rôle encore hypothétique (sans doute intervenait-il dans la régulation de la température corporelle ou encore était-il coloré servant de repère inter-spécifique). Certains Pélycosaures mesuraient 3 mètres de long.

Les espèces variaient en fonction des zones géographiques, ainsi plus au nord dans des régions plus arides des espèces différentes sont présentes, tel que le Tetraceratops par exemple (un proto-Thérapside).

Les Thérapsides, reptiles mammaliens plus tardifs suivant les Pélycosaures, vont progressivement au cours du permien acquérir presque tous les caractères des mammifères (poils, régulation autonome de la température corporelle "sang chaud").
Ils vont beaucoup se diversifier et avoir des styles de vie différents, les espèces variant selon les époques du Permien, et dominer les niches écologiques carnivores et herbivores, ce sont les ancêtres des mammifères actuels.

Cette poussée et domination progressive des caractères mammifères (mammifères dont l'homme est de nos jours l'un des représentant) va cependant subir un arrêt brutal lors de la crise marquant la transition Permien - Trias.

La toute fin du permien voit se développer à l'ombre des Thérapsides qui dominent, les Archosaures. Pour ces derniers la crise de la fin du Permien sera plutôt bénéfique (se différencieront par la suite à partir des Archosaures, les dinosaures, les crocodiles et les ptérosaures).

Si la crise qui entraina la disparition des Dinosaures est célèbre dans le grand public elle est de moindre ampleur que celle qui advint à la fin du Permien.

La crise qui touche le monde vivant à la fin du Pemien va presque anéantir la présence de la vie sur Terre (mileu aérien et aquatique).
La transition Permien-Trias est marquée par la disparition de 90 % des formes vivantes de la planète en une période très brève (quelques millions d'années).

Dans le milieu aquatique plus de la moitié des familles d'organismes marins disparaissent, les trilobites finissent de disparaitre définitivement,des organismes récifaux s'éteignent aussi tels que les Cnidaires tabulés et Tétracoralliaires ainsi que d’importants groupes de Brachiopodes et de Mollusques, des bryozoaires, crinoïdes, on assiste à la disparition des blastoïdes (échinodermes), de certains foraminifères. D'autres groupes s'ils ne disparaissent pas déclinent très fortement, comme les ammonites, les requins et les poissons osseux.

Sur terre, 75% des espèces de Vertébrés disparaissent. Les amphibiens primitifs (Labyrinthodontes) s’éteignent presque complètement. Chez les reptiles, cette crise coïncide avec l’extinction des Pélycosaures et le premier déclin des Thérapsidés, reptiles mammaliens .

Les causes de cette extinctions majeures sont certainement multiples et le phénomène reste encore en grande partie mystérieux. Un volcanisme très important se déclencha (trapps de Sibérie -248 millions d'années, durant environ 500 000 ans) modifiant l'atmosphère et les océans, un impact météoritique a pu aussi jouer un rôle sans que cela soit certains. Un déséquilibre des chaînes alimentaires lié à la disparation d'espèces elle-même lié aux modifications climatiques et environementales. La formation de la Pangée avec la modification des conditions de vie sur une Terre émergé formée d'un seul bloc, des climats continentaux contrastés qui s'installent, l'apparition de zones arides, la disparition de milieu aquatique jusqu'ici présent comme les zones chaudes peu profondes, par modification du niveau des mers, une certaine instabilité saisonnière. La libération de CO2 par le volcanisme, gaz à effet de serre, aurait pu accentuer les perturbations climatiques et un réchauffement climatique, réchauffement peut-être accentué par la libération de CO2 contenu dans les fond marin, libération elle-même dûe au réchauffement planétaire.