广阔沼泽森林中埋藏的植物形成了许多煤层。综述认为石炭纪—二叠纪大气氧峰值超过25%；这并不确定320 Ma时的准确浓度或整个时期的固定值。
用 3D 探索石炭纪的地球 →盘古大陆经历了数千万年的大陆碰撞与拼合，接合处隆起了山系。3.35亿年前的标记代表这一过程；到约3亿年前，今天的北美洲、非洲、南美洲和欧洲已连接在一起。
约3.2亿年前，生长着巨型石松类等植物的热带湿地森林，将植物残骸积累成泥炭。湿润气候和不断下沉的盆地有利于有机物被埋藏，其中部分沉积物最终变成煤。化石与演化证据不支持“当时真菌尚不能分解木材”的解释。
到3.12亿年前，羊膜动物已经存在；保护胚胎的膜是脱离水体繁殖的重要适应。2025年的研究将澳大利亚约3.59亿至3.54亿年前的足迹解释为羊膜动物所留，提出了更早的历史。这是基于足迹的推断，并非发现了当时的蛋化石。
约3.07亿至3.05亿年前，干燥化使今天欧洲和北美地区的热带湿地森林缩小并发生更替。两栖动物的栖息地减少，而化石分析表明，一些幸存的四足动物可能扩散得更广。中国等其他地区仍有煤林，因此并非全球森林同时消失。
石炭纪至二叠纪的晚古生代大冰期中，冰盖在冈瓦纳南部反复扩张和退缩。这并非单一冰盖始终覆盖的时代，而有多个冰川中心和退冰间歇；二氧化碳是重要的调节因素。