元古宙早期大气的[[氧气]]含量逐步提高，但在地表还原性物质如铁、硫氧化耗尽之前，氧气占比不会很高。23亿年前，大气中氧气含量仅为1%-2% 。这一过程持续至条带状铁沉积停止，并在8.5亿年前陆壳完成氧化，大气中氧含量才开始暴增。这个时期已经发现了许多[[菌类]]、[[藻类]]化石和古代微生物化石，因此也被称为菌藻时代 <ref>[https://zhuanlan.zhihu.com/p/51120468 Dr.Stone@地学竞赛｜地球演变史——古元古代]，知乎， 2018-11-28</ref> 。在元古宙末期的[[埃迪卡拉纪]]生物大爆发，软体多细胞生物大量涌现，开始出现了腔肠动物、环节动物和节肢动物，但这些动物都没有坚硬的骨骼，所以化石上只是留下印痕等遗迹。

元古宙中期发生了全球性的大冰期 <ref>[http://dy.163.com/v2/article/detail/EFDEJQT105328Y54.html 地球早期原始生命的进化——元古宙]，网易， 2019-5-17</ref> ，世界各地都发现了[[冰川]]遗迹，如元古宙末期成冰纪的[[雪球地球]]时期。新元古代至少有四次全球冰期，如马力诺安冰期、史都提安冰期等。