L’éon protérozoïque est l’un des quatre éons de l’histoire de cette planète. C’est le troisième de quatre éons, les deux premiers avec peu de vie préservée, les deux derniers avec. Les éons comprennent l’Hadéen, l’Archéen, le Protérozoïque et le Phanérozoïque. Protérozoïque signifie début de la vie et s’étend de 2500 millions à environ 542 millions d’années. Traditionnellement, toutes les époques antérieures à la période cambrienne (qui a commencé il y a 542 millions d’années) étaient officieusement appelées précambrienne, mais plus récemment, ces périodes ont été divisées et nommées.
À l’origine, l’éon protérozoïque faisait référence à l’ère antérieure à l’émergence de nombreux fossiles multicellulaires. Cependant, des découvertes relativement récentes d’organismes précambriens complexes appelés le biote édiacarien ont bouleversé cette convention. Ceux-ci ne sont cependant apparus que quelques dizaines de millions d’années avant le Cambrien, de sorte que les grandes lignes du Protérozoïque sont toujours correctes. L’éon protérozoïque est divisé en trois ères géologiques de durée à peu près égale : le paléoprotérozoïque, le mésoprotérozoïque et le néoprotérozoïque.
Le Protérozoïque représente plus de la moitié de l’histoire de la vie sur terre. Bien que la vie soit née avant le Protérozoïque, une grande partie est très mal conservée et on en sait peu à son sujet. Même les détails des fossiles du Protérozoïque sont sommaires. La première partie de l’ère était dominée, peut-être exclusivement, par des organismes photosynthétiques unicellulaires qui sont les descendants des cyanobactéries d’aujourd’hui. Ceux-ci se rassemblaient parfois en colonies ressemblant à des perles sur une ficelle. Certains des spécimens les plus complexes étaient des colonies étroitement intégrées de cellules procaryotes, atteignant jusqu’à 1 mm de taille, considérées comme faisant partie des premiers eucaryotes (cellules complexes et plus grandes).
Au début du Protérozoïque, l’atmosphère contenait 100 à 1000 fois plus de dioxyde de carbone qu’aujourd’hui, ce qui la rend plus proche de l’atmosphère de Mars que de la Terre actuelle que nous connaissons. Il y a environ 2000 millions d’années, des organismes unicellulaires produisant de l’oxygène et produisant de l’oxygène ont évolué de manière relativement abrupte, libérant d’énormes quantités d’oxygène lors d’un événement connu sous le nom de catastrophe de l’oxygène. Cela a rouillé tout le fer exposé à la surface, laissant derrière lui des preuves géologiques appelées formations de fer rubanées. Cela a probablement aussi causé l’extinction massive d’organismes incapables de faire face à des concentrations d’oxygène aussi élevées.
Vers la fin du Protérozoïque, il y a environ 800 millions d’années, la planète a été frappée par une période glaciaire si dure que de nombreux paléontologues pensent que la majeure partie de la Terre était recouverte de glaciers. Cette période est appelée le cryogénien pour ses basses températures. Remarquablement, la vie a survécu, peut-être dans des lacs légèrement plus chauds profondément sous la surface glaciale, comme le lac Vostok d’aujourd’hui en Antarctique.
À la fin du Protérozoïque, les ancêtres unicellulaires des animaux, des plantes et des champignons d’aujourd’hui étaient apparus, ainsi que des organismes primitifs ressemblant à des taches et des tiges. En général, les données sur les organismes protérozoïques sont très rares par rapport aux époques qui ont suivi. Manquant de coquilles dures, ces organismes ne se conservaient pas très bien. Les restes les plus courants sont de mystérieux microfossiles appelés acritarques qui se présentent sous différentes formes et tailles. On pense qu’ils sont les fossiles de protistes photosynthétiques unicellulaires.