Các hóa thạch của các tấm nệm vi khuẩn lam (stromatolit) được tìm thấy trong suốt liên đại Thái Cổ—đặc biệt phổ biến vào cuối liên đại—trong khi chỉ có rất ít các hóa thạch có lẽ của vi khuẩn được thấy tại các tầng đá phiến silic[5]. Ngoài các loài thuộc giới vi khuẩn (Bacteria), các vi hóa thạch của giới vi khuẩn cổ (Archaea) cũng đã được nhận dạng.

Sự sống có lẽ đã hiện diện trong suốt liên đại Thái Cổ, nhưng có lẽ chỉ hạn chế trong các dạng sinh vật đơn bào không nhân, gọi là sinh vật nhân sơ (Prokaryota hay trước đây là Monera); do không thấy có bất kỳ hóa thạch nào của sinh vật nhân chuẩn (Eukaryota), mặc dù chúng có thể đã tiến hóa trong liên đại này và đơn giản là không để lại hóa thạch[6]. Tuy nhiên, cũng không có chứng cứ hóa thạch cho sự tồn tại các sinh vật siêu nhỏ nội bào như các virus.