Paleoproterozoicul a fost prima eră a eonului proterozoic. A venit după eonul Archaean și a durat între 2500 și 1600 de milioane de ani în urmă (mya).
În Paleoproterozoic, a existat o producție uriașă de stromatoliți de către cianobacterii. Primele organisme eucariote unicelulare au apărut, de asemenea, în registrul fosilelor.
Primul supercontinent a crescut, iar unele dintre roci erau roci sedimentare normale, nu metamorfozate.
Deoarece Pământul era pe jumătate la fel de vechi ca acum, existau câteva diferențe fundamentale față de zilele noastre. Căldura din interiorul Pământului era mai mare decât în prezent. Acest lucru se datora în principal abundenței mai mari a izotopilor radioactivi, care se descompun odată cu trecerea timpului.
Temperaturile de la suprafață erau, de asemenea, mai ridicate, datorită radiațiilor din interiorul Pământului și datorită atmosferei cu efect de seră pe bază de metan și dioxid de carbon. În timpul eonului anterior, Archaean, oceanele erau calde (55-85 °C). Acest lucru a fost doar parțial compensat de faptul că radiația solară era mai mică în acea perioadă.
Dovezile paleontologice privind istoria rotației Pământului sugerează că, în urmă cu ~1,8 miliarde de ani, existau aproximativ 450 de zile într-un an, ceea ce înseamnă că zilele aveau 20 de ore. În urmă cu mai mult timp, ziua Pământului avea aproximativ 17 ore și existau 514±33 zile pe an. Distanța Pământ-Lună pentru cel mai timpuriu Paleoproterozoic era de 51,9±3,3 raze terestre (față de 60,27 în prezent).
Un supercontinent global (numit Columbia sau Nena) a existat în urmă cu aproximativ 1,8 până la 1,5 miliarde de ani, în epoca paleoproterozoică.
În timpul acestei ere, schimbările climatice au fost la fel de severe ca oricare altele din istoria Pământului. De la o temperatură ridicată la nivel global la început, au avut loc trei ere glaciare masive, cu gheață până la tropice.
Există indicii clare că în această epocă s-a înregistrat o scădere a metanului atmosferic:
"Prăbușirea metanului de la nivelurile anterior ridicate din atmosfera arhaică joacă probabil un rol important, nu numai în istoria oxigenării, ci și în apariția erelor glaciare paleoproterozoice. Datele indică faptul că în urmă cu 2,4-2,3 miliarde de ani a avut loc un "Mare Eveniment de Oxidare", în timpul căruia mediul de la suprafața Pământului s-a schimbat profund și ireversibil".
Cianobacteriile produceau oxigen, dar acesta era în mare parte consumat de către scufundările chimice. Acestea erau sulf și fier neoxidat. Până în urmă cu aproximativ 2,3 miliarde de ani, oxigenul era, probabil, doar 1% până la 2% din nivelul său actual. p323
Formațiunile de benzi de fier, care furnizează cea mai mare parte a minereului de fier din lume, au fost formate de oxigenul care formează compuși cu fierul; cea mai mare parte a acumulării a încetat după 1,9 miliarde de ani. Paturile roșii, care sunt colorate de hematită, indică o creștere a oxigenului atmosferic după 2 miliarde de ani în urmă; ele nu se găsesc în rocile mai vechi. . p324
Au existat trei ere glaciare majore, cu gheață până la tropice. Fără îndoială, acestea au avut loc ca urmare a reducerii gazelor cu efect de seră din atmosferă și a creșterii producției de oxigen.
Există ceea ce cercetătorii numesc "un interval nedumerit de ~1.400 de milioane de ani fără glaciațiune verificată între glaciațiunile timpurii din Paleoproterozoicul timpuriu de la 2400-2200 mia în America de Nord, Africa de Sud, Scandinavia și Australia și glaciațiunile din Neoproterozoicul care au afectat toate continentele la 800-600 mia".
În această perioadă au avut loc impacturi majore de bolizi, dintre care două au provocat cei mai mari cratere de impact de pe Pământ. Există, de asemenea, trei mai mici (cu diametrul egal sau mai mare de 30 de kilometri) în zona de timp cuprinsă între 3,0 și 1,2 miliarde de ani în urmă.
Originea celulei eucariote a fost o piatră de hotar în evoluția vieții, deoarece acestea includ toate celulele complexe și aproape toate organismele pluricelulare. Momentul în care a avut loc această serie de evenimente este greu de determinat; Knoll sugerează că acestea s-au dezvoltat în urmă cu aproximativ 1,6-2,1 miliarde de ani. Se cunosc unele acritarcee de cel puțin 1650 de milioane de ani în urmă, iar posibila algă Grypania a fost găsită până acum 2100 de milioane de ani.