Về mặt địa chất, đại Cổ sinh bắt đầu khi có sự chia tách của siêu lục địa gọi là Rodinia vào cuối của thời kỳ băng hà toàn cầu. (Xem sự đóng băng Varanger và Quả cầu tuyết Trái Đất). Trong cả giai đoạn đầu của đại Cổ sinh, các khối đất đá của Trái Đất bị chia nhỏ thành một lượng đáng kể các lục địa tương đối nhỏ. Vào cuối đại này, các lục địa lại tập hợp lại cùng nhau thành một siêu lục địa mới gọi là Pangea, nó bao gồm phần lớn diện tích đất đai của Trái Đất.