El período carbonífero (que significa «portador de carbono») es un período de tiempo geológico que duró unos 60 millones de años, entre el período Devónico hace 340 millones de años (mya) y el período Pérmico 280 mya.
Durante el período Carbonífero florecieron los pantanos y los bosques, produciendo un exceso de oxígeno atmosférico hasta un 80% más alto que los niveles actuales, y cantidades masivas de materia orgánica en descomposición. Esta materia orgánica finalmente se convirtió en carbón después de millones de años de presión del suelo y la roca sobre ella, y es responsable de la existencia de grandes depósitos de carbón en Inglaterra y Europa Occidental. Estos lechos de carbón, que se originaron en el período Carbonífero, alimentaron la primera Revolución Industrial y continúan explotándose para obtener carbón en la actualidad.
El período Carbonífero fue cuando se formó el famoso supercontinente Pangea, alrededor de 300-345 millones de años. Se formó cuando varios continentes más pequeños se empujaron entre sí, dando lugar a los Apalaches, las montañas del Atlas y los Urales. Pangea era tan grande que su centro estaba muy seco, pero las áreas costeras florecían con una gran y exótica flora y fauna. Durante el período Carbonífero, fue posible que los animales migraran desde el Polo Norte al Polo Sur. El exceso de oxígeno debido al crecimiento excesivo de flores llevó al gigantismo en ciertos anfibios e insectos, incluido el insecto más grande que jamás haya evolucionado, un antepasado de la libélula, con una envergadura de 73 cm (29 pulgadas). Los braquiópodos eran comunes durante el período Carbonífero y las especies antiguas como el trilobite comenzaron a extinguirse.
Los grandes depósitos carbonosos producidos durante el período Carbonífero se debieron a dos factores principales: la evolución de la corteza de los árboles en forma de polímero orgánico lignina; y niveles del mar más bajos, lo que permite que crezcan bosques y pantanos en las tierras bajas que anteriormente se habrían inundado. La lignina fue una ventaja evolutiva decisiva para muchos árboles, protegiéndolos del mundo exterior y haciéndolos menos digeribles para los animales. Se necesitaron muchos millones de años para que las bacterias y los animales evolucionaran para digerir de manera efectiva la lignina, lo que provocó grandes acumulaciones de material orgánico en el suelo, a veces de más de 2 m (6.5 pies) de altura. La lignina todavía constituye entre un cuarto y la mitad de la madera cuando está seca. Se forma dentro de la planta mediante la eliminación de agua de ciertos azúcares.
El período Carbonífero se puede dividir en una serie de subperíodos más cortos, cada uno de unos 10 millones de años de duración: los períodos Tournaisiano, Viséano, Serpujoviano, Bashkiriano, Moscoviano, Kasimoviano y Gzheliano.