Hiilikausi on geologinen kausi, joka ulottuu 359-299 miljoonaa vuotta sitten. Se on saanut nimensä valtavista öljy- ja kaasutalletuksista, jotka ovat jättäneet hajoava kasviaine koko tämän ajanjakson. Hiili, jonka kesto on noin 60 miljoonaa vuotta, on geologisista kausista pisin, ja sen pituus ylitti vain 80 miljoonan vuoden liitukauden.
Hiili on ensimmäinen koko ajanjakso, jonka aikana maanpäällistä elämää oli runsaasti, mukaan lukien lukuisia kasveja, niveljalkaisia ja sammakkoeläimiä. Varhaisimmat sauropsidit (matelijat) ja synapsidit (nisäkkäiden esi -isät) kehittyivät hiilen keskellä, noin 420 miljoonaa vuotta sitten. Molemmat muistuttivat ulkonäöltään pieniä liskoja. Nämä lajit fossiiloituvat, kun ne jäävät loukkuun lahoaviin kantoihin eivätkä löytäneet tietä ulos.
Kuorikuidun ligniini kehittyi ensimmäisen kerran juuri ennen hiiltä. Nämä varhaiset puut käyttävät kuorta niin laajalti, että “kuori” oli itse asiassa suurin osa puusta, joka muodosti 80-95% puun tilavuudesta, ja perinteinen puu muodosti loput. Uskotaan, että hiilen aikana syntyneet suuret hiilikerrostumat (jotka ruokkivat teollista vallankumousta) johtuivat kahdesta syystä-ensinnäkin siitä, että ligniiniä tehokkaasti hajottavat bakteerit ja eläimet eivät olleet vielä kehittyneet, ja laajat matalat metsät ja suot alhaisesta merenpinnasta ajanjakson puolivälissä.
Vaikka ajanjakson alussa oli lukuisia erilaisia sammakkoeläimiä, mukaan lukien miehiä suurempia sammakkoeläimiä, maanpäällistä eläimistöä hallitsivat enimmäkseen niveljalkaiset, kuten hyönteiset. Happipitoisuus oli hiilen aikana niin suuri, että niveljalkaiset voivat kasvaa jättimäisiksi. Kaksi näyttävimmistä esimerkeistä olivat 0.3–2.6 m (1–8.5 jalkaa) myriapod (tuhatjalkainen ja tuhatjalkainen sukulainen) Arthropleura, kaikkien aikojen suurin maanpäällinen selkärangaton, ja griffinflies, tilaus Protodonata (sudenkorentojen sukulaiset), siipiväleineen 75 cm (2.5 jalkaa), kaikkien aikojen suurin lentävä selkärangaton. Arthropleuralla oli sekoitettu ruokavalio, joka olisi sisältänyt tonnia kasveja vuodessa, kun taas griffinflies olivat saalistajia, jotka söivät muita hyönteisiä ja jopa pieniä sammakkoeläimiä, kääntäen modernit lajien roolit.
Matalat valtameret olivat asuttuja erilaisilla kaloilla ja selkärangattomilla, erityisesti käsijalkaisilla (suodattimien syöttölaite, joka muistuttaa pinnallisesti simpukoita) ja crinoideilla (piikkinahkaisilla merililjoilla). Devonin syvät meret katosivat, kun navat jäätyivät ja vesi otettiin pois valtameristä. Merielämä oli toipumassa 15 miljoonaa vuotta kestäneestä sukupuutosta, joka hävitti noin kolme neljäsosaa merilajeista, mukaan lukien tärkeät kalaryhmät, kuten placoderms. Hiilidioksidin keskellä tapahtui toinen pieni sukupuutto. Kuten permiläiset sen jälkeen, hiili ei ollut hyvä aika merisukuille, ja suuri osa toiminnasta tapahtui maalla.