Das proterozoische Äon ist eines von vier Äonen, die die Geschichte dieses Planeten ausmachen. Es ist das dritte von vier Äonen, die ersten beiden mit wenig erhaltenem Leben, die letzten beiden damit. Die Äonen umfassen das Hadäische, das Archäische, das Proterozoikum und das Phanerozoikum. Proterozoikum bedeutet „frühes Leben“ und erstreckt sich von 2500 Millionen bis vor etwa 542 Millionen Jahren. Traditionell wurden alle Epochen vor dem Kambrium (das vor 542 Millionen Jahren begann) informell als „Präkambrium“ bezeichnet, aber in jüngerer Zeit wurden diese Zeiträume unterteilt und benannt.
Ursprünglich bezeichnete das proterozoische Äon die Zeit vor der Entstehung zahlreicher vielzelliger Fossilien. Allerdings haben relativ neue Entdeckungen komplexer präkambrischer Organismen, die als Ediacara-Biota bezeichnet werden, diese Konvention durcheinander gebracht. Diese erschienen jedoch erst einige Dutzend Millionen Jahre vor dem Kambrium, so dass die groben Umrisse des Proterozoikums noch immer richtig sind. Das proterozoische Äon ist in drei geologische Epochen von ungefähr gleicher Dauer unterteilt: das Paläoproterozoikum, das Mesoproterozoikum und das Neoproterozoikum.
Das Proterozoikum macht mehr als die Hälfte der Geschichte des Lebens auf der Erde aus. Obwohl das Leben vor dem Proterozoikum entstand, ist vieles davon sehr schlecht erhalten und wenig darüber bekannt. Sogar fossile Details aus dem Proterozoikum sind skizzenhaft. Der frühe Teil der Ära wurde, vielleicht ausschließlich, von einzelligen photosynthetischen Organismen dominiert, die die Nachkommen der heutigen Cyanobakterien sind. Diese sammelten sich manchmal zu Kolonien, die Perlen an einer Schnur ähnelten. Einige der komplexeren Exemplare waren eng integrierte Kolonien prokaryontischer Zellen, die eine Größe von bis zu 1 mm erreichten und zu den frühesten Eukaryonten (komplexe, größere Zellen) zählen.
Zu Beginn des Proterozoikums hatte die Atmosphäre den 100- bis 1000-fachen Kohlendioxidgehalt der heutigen und war damit der Atmosphäre des Mars ähnlicher als der heutigen Erde, die wir kennen. Relativ abrupt vor etwa 2000 Millionen Jahren entwickelten sich sauerstoffproduzierende, photosynthetische einzellige Organismen, die enorme Mengen an Sauerstoff freisetzten, was als Sauerstoffkatastrophe bekannt ist. Dadurch rostete das gesamte freiliegende Eisen an der Oberfläche und hinterließ geologische Spuren, die als gebänderte Eisenformationen bezeichnet werden. Es hat wahrscheinlich auch ein Massenaussterben bei Organismen verursacht, die mit so hohen Sauerstoffkonzentrationen nicht umgehen können.
Gegen Ende des Proterozoikums, vor etwa 800 Millionen Jahren, wurde der Planet von einer Eiszeit so stark getroffen, dass viele Paläontologen glauben, dass der größte Teil der Erde von Gletschern bedeckt war. Diese Periode wird wegen ihrer niedrigen Temperaturen als Kryogenium bezeichnet. Bemerkenswerterweise überlebte das Leben, vielleicht in etwas wärmeren Seen tief unter der eisigen Oberfläche, wie dem heutigen Wostok-See in der Antarktis.
Am Ende des Proterozoikums erschienen die einzelligen Vorfahren der heutigen Tiere, Pflanzen und Pilze sowie einige primitive klecks- und stielähnliche Organismen. Im Allgemeinen sind Daten über proterozoische Organismen im Vergleich zu späteren Epochen sehr rar. Da sie keine harten Schalen hatten, konnten sich diese Organismen nicht sehr gut konservieren. Die häufigsten Überreste sind mysteriöse Mikrofossilien, die als Akritarchen bezeichnet werden und in verschiedenen Formen und Größen vorkommen. Sie gelten als Fossilien einzelliger photosynthetischer Protisten.