石炭紀（英語：Carboniferous，符號C）是地球歷史中的一個地質時代。各種兩棲動物都在這個時代出現及繁演出來，所以又被稱為「兩棲時代」。早在1822年石炭紀在英國就已經被看作是一個地質時代中的紀了。石炭紀的名字來自於石炭紀時期在全世界各地形成的煤。它從3.58億年前（358百萬年前）開始，延續到2.98億年前（298百萬年前）。它與二疊紀和泥盆紀之間的邊界的年代主要是通過放射性同位素斷代獲得的。
對石炭紀的內部分類各個地區使用非常不同的系統，這些不同的系統在其使用地區和傳統中卻相當穩定。在西歐石炭紀一般被分為上下兩個亞紀，在美國分密西西比紀和賓夕法尼亞紀，在俄羅斯分上中下三個亞紀。古生物學上的細節劃分一般使用海生動物：䗴類、頭足類、腕足動物、珊瑚等。陸地植物也被用來對晚石炭世作細節劃分。
植物
煤炭森林（英文：Coal forests）為石炭紀晚期（賓夕法尼亞世）至二疊紀廣泛分布於地球大部分熱帶地區的大片森林及樹沼，其中大量的植物的死亡外後，被埋在地底形成了泥炭，最後轉化為煤。煤炭森林泥炭層中的碳元素多半由植物行光合作用分離二氧化碳而來，而氧氣則是放回大氣之中，也因此讓大氣的氧濃度大幅增加，可能高達 35%。這讓呼吸系統效率較差的動物仍然能夠輕易地攝取到氧氣，進而促使節肢動物的巨大化，例如體型如鷹的巨脈蜻蜓。
煤炭森林覆蓋了熱帶歐美大陸（歐洲、北美洲東部、非洲西北角）與熱帶華夏古陸（主要為中國）。石炭紀末晚期時的氣候變遷造就了石炭紀雨林崩潰事件，較寒冷乾燥的氣候使得森林變為破碎的棲地，最後使得整個雨林生態系崩毀。在這之後，遺留的煤炭森林只能在北美洲少部分地區（例如阿巴拉契亞與伊利諾州）與歐洲中部發現。
在石炭紀末期時，煤炭森林又開始繁盛了起來，主要位於亞洲東部（中國），而歐美大陸上的煤炭森林則永遠無法回到以前的規模。這些位於中國的煤炭森林甚至直到二疊紀時期仍然存在。石炭紀末期時進入了冰河時期，全球溫度下降與南岡瓦那大陸出現大面積的冰帽，肇因於大量植物從大氣中吸收二氧化碳並減緩了溫室效應；溫度的下降可能因此促使煤炭森林重新開始興盛。
煤炭森林中主要的植物物種為：
- 封印木屬 Sigillaria
- 鱗木屬 Lepidodendron
- 蘆木屬 Calamites
- 種子蕨門 pteridosperm
動物
海生動物
泥盆紀海中占支配作用的盾皮魚類在泥盆紀後期滅絕事件後再也沒有出現過。石炭紀海中的魚類主要是活動靈便的軟骨魚類和輻鰭魚類。尤其是軟骨魚類，占據了海中的支配地位，石炭紀的軟骨魚類多樣性遠高於中生代時期的軟骨魚類。
出現了新興的䗴類，是單細胞生物，但它們可以達到10厘米大。菊石和海百合繁盛。三葉蟲到石炭紀已經大部分絕滅，只剩下幾個屬種。
陸地動物
最早的無翼的昆蟲在中泥盆世就出現了，到晚石炭世時，有翼的昆蟲出現。石炭統煤系地層中發現超過500種的昆蟲。
在陸地和淡水生活的脊椎動物主要是肉鰭魚類、離片椎類、非羊膜爬行形類，它們還保存著相當的水生習性。由於它們在陸地上還沒有競爭對手，因此它們的種類非常多，有些一直大到6米長。
演化事件
- 最早可以算作羊膜動物的骨骼化石紀錄（石炭紀晚期）。
- 最早的蟲癭化石紀錄。
- 軟骨魚類的卵鞘和糞化石最早紀錄。
石炭紀開始時非洲的南角位於地球的南極。石炭紀中岡瓦那大陸按順時鐘方向旋轉，到二疊紀時南極洲位於南極。石炭紀開始後氣溫下降，在石炭紀早期就已經有冰川形成，但到石炭紀/二疊紀間期冰川發展到了高潮期。在岡瓦那大陸到處都可以找到冰川的痕跡。地質分析證明在石炭紀中氣溫比較溫暖的時期與氣溫比較寒冷的時期不斷交替。石炭紀晚期的大量煤的沉積可能與海面的不斷上下波動。這個波動可能是由於岡瓦那大陸南部冰川的融化和延長而造成的。
前面這樣講可能大家沒有太多感覺，其實在日常生活中我們最討厭的昆蟲—蟑螂就是在這個時代出現在地球上的，基本外型只有些許改變，另外蜻蜓也是自石炭紀所遺留下來的活化石，上述兩種昆蟲從石炭紀到現在主要只有體型大小變化，石炭紀時由於大氣含氧量高達35%，當時的蟑螂是現在蟑螂的兩倍大，而蜻蜓可長到超過一公尺長，但，基本外型與現代的同類沒有太多差別。
同時構成地球上大部分煤礦的古森林也是在石炭紀出現的，只是那時候的森林樹種除了種子蕨基本上都是蕨類，跟現在以種子植物為主的森林截然不同，而在此之後的求生踏係如何演化，我們之後再來聊。
