元古宙，開始25億年前，結束於5.4億年前。經由大量疊層石化石證明，簡單的生命已在地球蓬勃的發展，大氣中氧氣含量上升，此時的地球已逐漸具有規模板塊構造作用，從約25億年前－肯諾蘭超大陸，目前已知最早的聯合大陸；約18億年前－哥倫比亞超大陸；約10億年前羅迪尼亞超大陸是顯生宙所有大陸的始祖，而且羅迪尼亞超大陸邊緣（大陸棚）是最早期動物誕生的搖籃。羅迪尼亞超大陸約在8億年前開始裂解，部分陸地變成淺海大陸棚，行光合作用的藍綠菌大量增加，促使二氧化碳濃度降低，導致地球寒冷化而溫度急速降低，被稱為雪球地球事件。幸運的，地球能從冰雪世界中走出，轉變為溫暖的地球，為即將到來埃迪卡拉生物群揭開序幕。
地球何時存在真正的板塊構造運動？關鍵證據之一為是否存在超高壓與高壓變質指標-榴輝岩(Eclogite)與藍閃片岩(Blueschist)。一般認為太古宙時期的高地熱流使得大陸地殼的機械性質較軟弱而難以維持一定的地殼厚度在板塊邊界形成碰撞帶，太古宙海洋地殼並沒有現今板塊相對薄而冷的特性以進行高角度的隱沒作用，因而無法有效驅動板塊構造過程。地球持續的冷卻作用讓大陸地殼逐漸僵硬，在太古宙晚期(30-25億年前)地殼強度增強至能夠在板塊之間進行碰撞和隱沒，於是才開始了「板塊構造運動」進而構成真正的碰撞帶和隱沒帶構造環境。隱沒的海洋板塊脫水，流體釋放引起上覆地函楔的部分熔融，同時沿著逐漸加深的隱沒帶產生綠色片岩相-角閃岩相-榴輝岩相的變質，當中藍閃片岩形成地下深度三十公里以下，隱沒帶前緣低溫高壓的變質環境、榴輝岩形成地下深度五十公里以下，是隱沒板塊深處的超高壓產物，藍閃片岩與榴輝岩是現代板塊構造運動的最佳指標。
現代板塊作用至今約有30億年歷史，不過當時的陸塊大小尚不足以稱為超大陸。目前已知最早超大陸為肯諾蘭超大陸，於27億年前開始聚合，24.5億年前開始分離。之後板塊再度聚合形成哥倫比亞超大陸。推估當時三大陸塊的碰撞事件始於20-18億年前。哥倫比亞超大陸裂開時間則約在15億年前。約10億年前，陸塊再度聚合形成羅迪尼亞超大陸，約8億年前羅迪尼亞大陸受到地函熱柱上衝開始分裂。新元古代大量岩漿流與火山爆發的證據在每個大陸都被發現，這些是羅迪尼亞大陸分裂的證據。
台灣雖然是顯生宙新生代所形成的年輕島嶼，但經由碎屑鋯石年齡頻譜得知: 與全球大陸地殼岩石類似。組成台灣島岩石物質來源，亦含有肯諾蘭、哥倫比亞、羅迪尼亞、盤古超大陸的訊息。
資料由中正大學地球與環境科學系 李元希教授提供。
在元古宙的末期（7.1-6.35億年前），地球曾完全凍結或近乎完全凍結，形成所謂的「雪球地球」。其證據來自於當時處於低緯度的熱帶地區出現冰川沉積。在熱帶都有冰川，表示整個地球幾乎都結冰了。冰川消融時原先被它夾帶刮磨出的砂石便會留在當地，形成冰川沉積，特徵是淘選度、圓度差，充滿稜角。這些冰川沉積形成的岩石就是冰磧石。
雪球地球的形成，和溫室氣體二氧化碳的消耗有關。大陸飄移到低緯度的熱帶區，可能是雪球地球發端時所必須。首先，陸地比海洋反射率高，所吸收的太陽熱能較少。熱帶陸地多雨，河流流量大，侵蝕作用也大，而岩石的侵蝕風化會消耗大氣中的二氧化碳。所以風化作用增強，消耗二氧化碳的量也就越多，大氣中的碳被送往海洋中沉積，使大氣缺乏溫室氣體。另外，羅迪尼亞（Rodinia）超大陸再次分裂，也促使風化作用增強，致使溫室氣體無法維持地球的溫度，導致地球溫度一路下滑，塵封在冰雪當中。
因為地球幾乎全被冰封，大氣中的二氧化碳無法與風化釋出的鹼金屬離子作用而消耗掉。經過數百萬年，主要靠火山噴發所累積的二氧化碳及甲烷達到能引起溫室效應的程度，熱帶的冰開始融化，出現不再被冰雪覆蓋的區域，這個區域顏色比冰蓋深，能吸收更多太陽能，地球溫度漸升，雪球地球結束，出現了埃迪卡拉生物群（Ediacaran biota）。
埃迪卡拉生物群(Ediacaran biota)，是目前所發現最早的多細胞生物，出現於寒武紀之前的埃迪卡拉紀(6.35-5.41億年前)。這群生物所留下的是一些神秘的印痕化石，沒有實體；這些化石呈管狀、葉狀或奇特的兩側對稱或輻射對稱。這群生物的分類及牠們與現今生物的關係，學界仍無共識。牠們大多固著於海底，看不出有消化器官，有些可能靠濾食為生。這類化石最早於1946年發現於澳洲南部埃迪卡拉（Ediacara）山區，因而被稱作埃迪卡拉生物群。目前除南極洲外，已在全世界30多個地點發現了牠們的埋藏，包括俄羅斯的白海地區、加拿大的紐芬蘭、南非的納米比亞及英國的林肯夏（Lincolnshire）。這群神秘的生物在寒武紀之前消失無蹤，到了寒武紀則開始出現我們現今所熟悉的生物門類。
埃迪卡拉生物群中的查尼亞蟲(Charnia)是典型的葉狀生物，固著於海床，隨海水飄盪，可能以濾食維生；金伯拉蟲（Kimberella）是兩側對稱生物，根據牠的身體構造及伴隨出現的刮痕，推測牠以刮取海底的微生物蓆維生，因此有人認為牠屬於軟體動物；史普里格蟲（Spriggina）身體看似兩側對稱，其實是滑移反射（glide reflection），前端體節癒合成“頭”，分類未定；狄氏水母（Dickinsonia）也是反射滑移反射，外觀呈橢圓或長條形，上密布橫紋，曾有人認為牠是真菌類，最新的研究已確認牠是動物的一員。