Il Paleoproterozoico fu la prima era del Proterozoico. Venne dopo l'eone arcaico e durò da 2500 a 1600 milioni di anni fa (mya).
Nel Paleoproterozoico, ci fu un'enorme produzione di stromatoliti da parte dei cianobatteri. I primi organismi unicellulari eucarioti apparvero anche nel record fossile.
Il primo supercontinente è cresciuto, e alcune delle rocce erano normali rocce sedimentarie, non metamorfosate.
Poiché la Terra aveva solo la metà dell'età attuale, c'erano alcune differenze fondamentali rispetto ad oggi. Il calore all'interno della Terra era maggiore di oggi. Questo era dovuto principalmente alla maggiore abbondanza di isotopi radioattivi, che decadono con il passare del tempo.
Anche le temperature in superficie erano più alte, a causa della radiazione dall'interno della Terra e a causa di un'atmosfera serra a base di metano e anidride carbonica. Durante l'eone precedente, l'Archeano, gli oceani erano caldi (55-85 °C). Questo era solo parzialmente bilanciato dal fatto che la radiazione del Sole era più bassa in quel periodo.
Le prove paleontologiche sulla storia di rotazione della Terra suggeriscono che ~1,8 miliardi di anni fa, c'erano circa 450 giorni in un anno, il che implica giorni di 20 ore. Più indietro, il giorno terrestre aveva circa 17 ore, e c'erano 514±33 giorni all'anno. La distanza Terra-Luna per il primo Paleoproterozoico era di 51,9±3,3 raggi terrestri (rispetto ai 60,27 attuali).
Un supercontinente globale (chiamato Columbia, o Nena) è esistito da circa 1,8 a 1,5 miliardi di anni fa nell'era Paleoproterozoica.
Durante l'era i cambiamenti climatici furono severi come nessun altro nella storia della Terra. Da un'alta temperatura globale all'inizio, ci furono tre massicce ere glaciali, con ghiaccio in profondità nei tropici.
Ci sono chiare indicazioni che l'epoca ha visto un calo del metano atmosferico:
"Il crollo del metano da livelli precedentemente elevati nell'atmosfera arcaica probabilmente gioca un ruolo importante, non solo nella storia dell'ossigenazione, ma anche nel verificarsi delle ere glaciali paleoproterozoiche. I dati indicano 2,4-2,3 miliardi di anni fa come sede di un 'Grande Evento di Ossidazione', durante il quale l'ambiente superficiale della Terra è cambiato profondamente e irreversibilmente".
L'ossigeno era prodotto dai cianobatteri, ma era per lo più consumato dai pozzi chimici. Questi erano lo zolfo e il ferro non ossidati. Fino a circa 2,3 miliardi di anni fa, l'ossigeno era probabilmente solo dall'1% al 2% del suo livello attuale. p323
Le formazioni di ferro a bande, che forniscono la maggior parte del minerale di ferro del mondo, erano formate dall'ossigeno che formava composti con il ferro; la maggior parte dell'accumulo cessò dopo 1,9 miliardi di anni fa. I letti rossi, che sono colorati dall'ematite, indicano un aumento dell'ossigeno atmosferico dopo 2 miliardi di anni fa; non si trovano nelle rocce più vecchie. p324
Ci sono state tre grandi ere glaciali, con ghiaccio in profondità nei tropici. Indubbiamente, sono avvenute come risultato della riduzione dei gas serra nell'atmosfera e dell'aumento della produzione di ossigeno.
C'è quello che i ricercatori chiamano "un intervallo sconcertante di ~1.400 milioni di anni senza glaciazioni verificate tra le prime glaciazioni paleoproterozoiche a 2400-2200 mya in Nord America, Sud Africa, Scandinavia e Australia e le glaciazioni neoproterozoiche che hanno interessato tutti i continenti a 800-600 mya".
Ci sono stati importanti impatti di bolidi durante l'era, due dei quali hanno causato i più grandi cratori di impatto sulla Terra. Ci sono anche tre più piccoli (uguali o più di 30 chilometri di diametro) nella zona temporale da 3,0 a 1,2 miliardi di anni fa.
L'origine della cellula eucariotica è stata una pietra miliare nell'evoluzione della vita, poiché comprende tutte le cellule complesse e quasi tutti gli organismi pluricellulari. La tempistica di questa serie di eventi è difficile da determinare; Knoll suggerisce che si sono sviluppati circa 1,6-2,1 miliardi di anni fa. Alcuni acritarchi sono noti da almeno 1650 milioni di anni fa, e la possibile alga Grypania è stata trovata fino a 2100 milioni di anni fa.
