泥盆紀（Devonian Period）是六個古生代（5.42-2.51 億年前）時期中的第四個紀，介於志留紀之後和石炭紀之前。 泥盆紀開始於4.192億年前，一直持續到3.59億年前。 泥盆紀以地質年代來劃分，可歸納為早泥盆世（lower Devonian period）、中泥盆世（ middle Devonian period）和晚泥盆世（upper Devonian period）。 晚泥盆世又分界爲弗拉斯尼亞時代（大約3.83-3.72億年前）和最後的法門尼時代。

在地球早期的歷史上，泥盆紀是一個重要的過渡時期，在這個時期，生物的演化上，發生了很多重大的革新。 在泥盆紀初期，已經出現了苔類、蘚類、地衣，和植株小、無葉片（leafless）、心形狀的頂囊蕨（Cooksonia），這些全都是志留紀時期的陸生植物，而到了泥盆紀末期，森林中已經進化到長有葉子、根和種子的樹木狀植物。 泥盆紀開始時，在陸地上各種蠕蟲、千足蟲（millipedes）、蜈蚣（centipedes），或許也包括了一些蛞蝓（slugs）等動物，在如墊子的苔類和藻類上爬行。到了泥盆紀晚期，森林裡住著原始的兩棲類動物（amphibians）、許多不同種類的昆蟲、和長的像蜘蛛的生物（角怖目trigonotarbids），與在蕨類和樹木之間生活的蛛形動物（arachnids）。 的確，脊椎動物從海洋進化到陸地，崛起的時間是在泥盆紀時期，從古生物提塔利克魚（Tiktaalik roseae）的化石中，或許能看出兩棲類動物的進化過程。

圖中的海百合（Crinoids）化石是盛行於泥盆紀時期和較晚的年代

泥盆紀有時也被稱為“魚類時代”，因為海洋中的脊椎動物種類繁多。硬骨魚（bony fishes）在志留紀末期或泥盆紀初期時進化，因此在泥盆紀的早期，大多數的魚類，身體上都長有盔甲般的骨板，無顎魚類在當時也是常見的魚種。但是到了泥盆紀末期，魚類分化成目前的綱和亞綱-《無顎魚類（jawless fish），軟骨魚類（cartilaginous fish），輻鰭魚類（ray-finned fish）和葉鰭魚類（lobe-finned fish）》和各種硬骨魚類（Osteichthyes），這些都在泥盆紀中期時，蓬勃發展。另外還有兩種魚類出現在奧陶紀晚期，並在志留紀時期趨於多樣化，到了泥盆紀時期繁衍旺盛；事實上，盾皮魚（placoderms）就是其中之一種，也是佔泥盆紀大部分的時間中，最主要的魚類，在泥盆紀早期階段結束時，盾皮魚的種類和數量都取代了無顎魚類。另一種魚類-棘皮魚（Acanthodians），也是在泥盆紀時期中，發展繁盛的魚類，具有顎和骨頭，但是也有軟骨魚類的某些特徵。然而，盾皮魚在泥盆紀末期時絕種，棘皮魚在同一個時間，生長數量也下降，直到二疊紀時滅絕。

屬於盾皮魚類的格明登鐮甲魚(Drepanaspis gemuendenensis)模型，是一種出現在泥盆紀早期的無顎魚類。

比較大型的自然歷史博物館，都會陳列鄧氏魚(Dunkleosteus)這種掠食性的盾皮魚類。

接近泥盆紀末期時，發生了一次大規模的生物滅絕事件，或者可能是發生了一系列的生物大滅絕活動，讓大部分棲息在溫暖淺海中的多樣性生物滅絕。最有可能解釋生物滅絕的原因，是火山活動改變了大氣和氣候，導致地球上的溫度處於不穩定狀態，最終產生了某些冰河時期，使得海平面下降（將溫暖的淺海區域暴露在空氣中）。 在泥盆紀晚期，也明顯的受到一系列流星撞擊的影響，儘管這跟生物滅絕是否有關，還是存在質疑，來自它們撞擊地球的時間點，似乎是發生在大多數災難性的生物大滅絕之後。蕨類植物和原始樹木的進化、以及隨後在兩個主要大陸（歐美大陸和岡瓦納大陸）上出現的森林，也可能隔離大氣中大部分的二氧化碳，進一步助長了氣候的變遷，引發了冰河時代，對依賴溫暖淺海生活並繁衍的海洋物種，導致大規模的滅絕。

保存非常完整的魚類化石，被發現於魁北克省米瓜沙河口的埃斯屈米納克地層(Escuminac Formation)，距今有3.8億年。

這是泥盆紀時代，保存非常完整的葉鰭魚化石，產自於米瓜沙國家公園，距今有3.8億年。

溝鱗魚（Bothriolepis canadensis）是頭部和鰭部都帶有盔甲的盾皮魚類，源自於加拿大魁北克，這種魚可能已經很會在泥沼中爬行，並稍微在陸地上進行活動（它也似乎有肺）。

這是一隻甲冑魚，一種帶殼的魚，（Protaspis transversa）這種特別的帶殼無顎魚，生活在泥盆紀時代的海洋中，也是現在的懷俄明州。