Het paleoarcheïcum duurde van 3,6 Ga tot 3,2 Ga. Het tijdperk is niet gedefineerd naar een bepaald niveau van rotslagen. We vinden wel de oudste gefossiliseerde levensvormen in de vorm van bacterie in microbiële matten. De oudste gevonden in West-Australie en zijn 3,48 miljard jaar oud (Ga) oud. De naam wordt afgeleid van het oude grieks “palaios” wat “uit vroegere tijden” wil zeggen.
Tijdens het paleoarcheïcum komt voor het eerst een supercontinent voor. Het supercontinent vaalbara dateert uit deze periode.
Over de atmosfeer in het Paleoarcheïcum is niet veel duidelijkheid maar waarschijnlijk zal hier nog altijd weinig zuurstof aanwezig zijn geweest en veel Koolstofdioxide.
Ook het leven bleef dit Era hetzelfde. Het bevatte voornamelijk Cynobacteriën en eencellig leven. Die in staat zijn tot fotosynthese.
Tijdens het paleoarcheïcum botste er een grote asteroïde met aarde. Hij was ongeveer 37 tot 58 kilometer breed. En kwam neer in het gebied van Zuid-Afrika. En creëerde zo de barberton greenstone gordel.