Ο Παλαιοπροτεροζωικός ήταν η πρώτη εποχή του Προτεροζωικού αιώνα. Ακολούθησε τον αρχαιοελληνικό αιώνα και διήρκεσε από 2500 έως 1600 εκατομμύρια χρόνια πριν (mya).
Κατά τον Παλαιοπροτεροζωικό αιώνα, υπήρξε μια τεράστια παραγωγή στρωματόλιθων από κυανοβακτήρια. Οι πρώτοι μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί εμφανίστηκαν επίσης στα απολιθώματα.
Η πρώτη υπερήπειρος αναπτύχθηκε και ορισμένα από τα πετρώματα ήταν κανονικά ιζηματογενή πετρώματα, όχι μεταμορφωμένα.
Επειδή η Γη ήταν μόνο κατά το ήμισυ παλαιότερη από ό,τι σήμερα, υπήρχαν κάποιες βασικές διαφορές από τη σημερινή. Η θερμότητα στο εσωτερικό της Γης ήταν μεγαλύτερη από ό,τι σήμερα. Αυτό οφειλόταν κυρίως στη μεγαλύτερη αφθονία ραδιενεργών ισοτόπων, τα οποία διασπώνται με την πάροδο του χρόνου.
Οι θερμοκρασίες στην επιφάνεια ήταν επίσης υψηλότερες, λόγω της ακτινοβολίας από το εσωτερικό της Γης και λόγω της ατμόσφαιρας του θερμοκηπίου με βάση το μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα. Κατά τη διάρκεια του προηγούμενου αιώνα, του Αρχαϊκού, οι ωκεανοί ήταν θερμοί (55-85 °C). Αυτό εξισορροπήθηκε μόνο εν μέρει από το γεγονός ότι η ακτινοβολία του Ήλιου ήταν χαμηλότερη εκείνη την εποχή.
Παλαιοντολογικά στοιχεία σχετικά με την ιστορία της περιστροφής της Γης δείχνουν ότι πριν από ~1,8 δισεκατομμύρια χρόνια υπήρχαν περίπου 450 ημέρες σε ένα έτος, πράγμα που σημαίνει ότι οι ημέρες διαρκούσαν 20 ώρες. Πιο πίσω, η γήινη ημέρα είχε περίπου 17 ώρες και υπήρχαν 514±33 ημέρες ανά έτος. Η απόσταση Γης-Σελήνης για το παλαιότερο Παλαιοπροτεροζωικό ήταν 51,9±3,3 γήινες ακτίνες (σε σύγκριση με 60,27 σήμερα).
Μια παγκόσμια υπερήπειρος (που ονομάστηκε Κολούμπια ή Νένα) υπήρχε πριν από περίπου 1,8 έως 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια στην Παλαιοπροτεροζωική εποχή.
Κατά τη διάρκεια της εποχής οι κλιματικές αλλαγές ήταν τόσο σοβαρές όσο καμία άλλη στην ιστορία της Γης. Από μια παγκόσμια υψηλή θερμοκρασία στην αρχή, υπήρξαν τρεις τεράστιες εποχές παγετώνων, με πάγο βαθιά μέσα στους τροπικούς.
Υπάρχουν σαφείς ενδείξεις ότι την εποχή αυτή σημειώθηκε πτώση του ατμοσφαιρικού μεθανίου:
"Η κατάρρευση του μεθανίου από τα προηγουμένως υψηλά επίπεδα στην ατμόσφαιρα της Αρχαϊκής περιόδου παίζει πιθανώς μεγάλο ρόλο, όχι μόνο στην ιστορία της οξυγόνωσης, αλλά και στην εμφάνιση των παλαιοπροτεροζωικών παγετώνων. Τα δεδομένα δείχνουν ότι πριν από 2,4-2,3 δισεκατομμύρια χρόνια φιλοξενήθηκε ένα "Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης", κατά το οποίο το επιφανειακό περιβάλλον της Γης άλλαξε βαθιά και μη αναστρέψιμα".
Τα κυανοβακτήρια παρήγαγαν οξυγόνο, το οποίο όμως καταναλώθηκε κυρίως από χημικούς αποδέκτες. Αυτές ήταν το μη οξειδωμένο θείο και ο σίδηρος. Μέχρι πριν από περίπου 2,3 δισεκατομμύρια χρόνια, το οξυγόνο ήταν πιθανότατα μόνο το 1% έως 2% του σημερινού του επιπέδου. p323
Οι σχηματισμοί σιδήρου με ταινίες, που παρέχουν το μεγαλύτερο μέρος του σιδηρομεταλλεύματος στον κόσμο, σχηματίστηκαν από το οξυγόνο που σχηματίζει ενώσεις με το σίδηρο- η μεγαλύτερη συσσώρευση σταμάτησε μετά από 1,9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τα κόκκινα στρώματα, τα οποία χρωματίζονται από αιματίτη, υποδηλώνουν αύξηση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου μετά από 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν- δεν απαντώνται σε παλαιότερα πετρώματα. p324
Υπήρξαν τρεις μεγάλες εποχές παγετώνων, με πάγο βαθιά μέσα στους τροπικούς. Αναμφίβολα, συνέβησαν ως αποτέλεσμα της μείωσης των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και της αύξησης της παραγωγής οξυγόνου.
Υπάρχει αυτό που οι ερευνητές αποκαλούν "ένα αινιγματικό διάστημα ~1.400 εκατομμυρίων ετών χωρίς επαληθευμένους παγετώνες μεταξύ των πρώιμων παλαιοπροτεροζωικών παγετώνων στα 2400-2200 mya στη Βόρεια Αμερική, τη Νότια Αφρική, τη Σκανδιναβία και την Αυστραλία και των νεοπροτεροζωικών παγετώνων που έπληξαν όλες τις ηπείρους στα 800-600 mya".
Υπήρξαν μεγάλες συγκρούσεις βολίδων κατά τη διάρκεια της εποχής, δύο από τις οποίες προκάλεσαν τους μεγαλύτερους κρατήρες πρόσκρουσης στη Γη. Υπάρχουν επίσης τρεις μικρότερες (διαμέτρου ίσης ή μεγαλύτερης των 30 χιλιομέτρων) στη χρονική ζώνη από 3,0 έως 1,2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Η προέλευση του ευκαρυωτικού κυττάρου αποτέλεσε ορόσημο στην εξέλιξη της ζωής, καθώς περιλαμβάνει όλα τα πολύπλοκα κύτταρα και σχεδόν όλους τους πολυκύτταρους οργανισμούς. Ο χρόνος αυτής της σειράς γεγονότων είναι δύσκολο να προσδιοριστεί- ο Knoll προτείνει ότι αναπτύχθηκαν πριν από περίπου 1,6-2,1 δισεκατομμύρια χρόνια. Κάποια ακριτάρχεια είναι γνωστά από τουλάχιστον 1650 εκατομμύρια χρόνια πριν, ενώ το πιθανό φύκος Grypania έχει βρεθεί μέχρι και 2100 εκατομμύρια χρόνια πριν.
