经过数亿年的演变，在距今5亿4100万年前，地球历史进入到古生代，门类众多的无脊椎动物在内蒙古的原始海洋中繁衍起来，构成了一个生机勃勃、千姿百态的生物世界。这些远古生命经过漫长的地质作用，形成了种类多样的古生物化石，如三叶虫、笔石、珊瑚、头足类、腕足类和双壳类等化石。

　　生物登陆是生命起源进化过程中的重要事件。内蒙古地区已知最早的陆生植物是发现于锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗哈诺敖包的裸蕨类化石，生存于距今大约3亿8000万年前的泥盆纪中期；边缘大青山兽则是内蒙古地区已知最早的陆生脊椎动物化石，发现于包头市石拐矿区脑包沟，生活于距今2亿5000多万年前的二叠纪晚期。