Proterozojs aptver ļoti ilgstošu – vairāk nekā pusi no kopīgās dzīvības vēstures – laika posmu. Diemžēl no paleontoloģiskā viedokļa šis posms ir vāji raksturots. Paleoproterozoja organismu atliekas tikpat kā nav zināmas, atskaitot retos stromatolītus, kā arī bioloģiskās izcelsmes molekulas, kas liecina par fitoplanktona eksistenci, kuru pilnībā vai lielākoties veidoja baktērijas. Paleoproterozoja augšdaļā, statērija sistēmā atrodami senākie akritarhi. Akritarhu vieta dzīvo organismu sistēmā nav līdz galam izprotama. Parasti akritarhus raksturo kā mikrofosiliju grupu, kurā apvieno lodveida objektus ar izturīgu organiskās vielas apvalku, pārsvarā tukšu. Lielāko akritarhu daļu interpretē kā vienšūnas fotosintezējošus organismus, kas dzīvoja proterozojā un paleozojā. To saglabāšanās pakāpe neļauj precizēt akritarhu radniecīgās attiecības ar mūsdienu aļģēm, kas arī bieži vien ir vienšūnas organismi. Iespējams, statērija akritarhi ir baktēriju akinetes – neaktīvas ciānbaktēriju formas, kas ļauj pārdzīvot nelabvēlīgus vides apstākļus.
Mezoproterozoja apakšējā daļā, kalimmas sistēmā, sastopamas drošas eikariotu (organismu ar kodolu šūnā) eksistences pazīmes, kas ļauj izvirzīt hipotēzi, ka eikarioti izcēlās pirms aptuveni 2,3–1,8 miljardiem gadu. Nozīmīgs notikums ir dzimumvairošanās rašanās mezoproterozojā, kas radīja iespējas attīstīties sarežģītākām dzīvības formām. Austrālijā atrastas liela izmēra eikariotu akritarhu atliekas no apmēram 1,5 miljardus gadu seniem kalimmas perioda nogulumiem. Mezoproterozoja sākumā akritarhi kļuva daudzveidīgāki, turklāt to saglabāšanās ir labāka un vairākas pazīmes apliecina to piederību eikariotiem. Mezoproterozoja beigu, statērija, perioda nogulumos konstatētas tādas akritarhu atliekas, kas pēc apvalka sienas uzbūves un virsmas ornamentējuma, poras vai spraugas, caur kuru apvalka saturs izkļuva ārējā vidē, un apvalka ķīmiskā sastāva atgādina mūsdienu aļģu sporas; piemēram, Bangeomorpha pēc uzbūves ir līdzīga mūsdienu sārtaļģēm. Mezoproterozojā savu attīstības maksimumu sasniedza baktēriju būves – stromatolīti, kuru veidošanās intensitāte neoproterozojā sāka samazināties. Spriežot pēc dabasgāzes un naftas krājumiem, organismu biomasa mezoproterozojā sasniedza ievērojamus lielumus.
Neoproterozoja sākumā, tonosā, akritarhu daudzveidība sasniedza maksimumu; bez akritarhiem no tonosa nogulumiem ir zināmas arī sēņu un aļģu atliekas, kas pieder šo organismu mūsdienu rindām. Iespējams, kriogēnā radās vai vismaz piedzīvoja strauju evolūciju tādas nozīmīgas grupas kā sārtaļģes un zaļaļģes, dinoflagelāti jeb dinofītaļģes, skropstaiņi un amēbas ar čaulām. Amēbas ir īpaši svarīga grupa, jo tās pārstāv senākās heterotrofisko eikariotu fosilijas un iespējamo sēņu un dzīvnieku kopējos senčus. Organismu kopējā daudzveidība samazinājās, tomēr masveida izmiršana kriogēnā, iespējams, nenotika, tādējādi liecinot pret sniegapikas hipotēzi. Beidzamajā proterozoja periodā – ediakarā – uzplauka divas jaunas dažādu organismu asociācijas. Viena asociācija ir saistīta ar sārtaļģu uzplaukumu, no kurām liela daļa pieder mūsdienu rindām. Otra ir īpatnējo “divdimensionālo” makroskopisko dzīvnieku asociācija, kas veido t. s. Ediakaras tipa faunu. Sākotnēji Namībijā, vēlāk Austrālijas dienviddaļas Ediakaras kalnos neoproterozoja iežos atrada daudzšūnu bezskeleta makroskopisko dzīvnieku nospiedumus. Nozīmīgas t. s. Ediakaras tipa faunas vai asociācijas atrastas arī citur Āfrikā, Dienvidamerikā, Karēlijā un Baltās jūras piekrastē, Sibīrijā, Ķīnā, Irānā, nesen arī Eiropā un Ziemeļamerikā. Lielākoties Ediakaras faunas pārstāvjus pazīst pēc to nospiedumiem ediakara sistēmas seno smilšu nogulās, retāk no karbonātu iežiem un turbidītiem. Šie dzīvnieki ir morfoloģiski daudzveidīgi, bet visiem Ediakaras faunas pārstāvjiem ir daudz kopīga: tiem nebija minerālo skeletu, visi bijuši “mīkstmieši”, organismi ar lielu virsmu un salīdzinoši nelielu apjomu. Tie bija plāni un atgādināja stepētas segas, parasti ar krasi izteiktu radiālo, slīdošo spoguļsimetriju (mūsdienās raksturīga augiem, nevis dzīvniekiem), retāk bilaterālo simetriju. Iespējams, to organismi bija pielāgojušies zemajam skābekļa saturam vidē. To sistemātiskā piederība ir karstu diskusiju objekts, daudzi pētnieki saskata starp tiem tārpu, dzeļšūņu, pat trilobītu radiniekus; citi uzskata, ka Ediakaras faunas pārstāvji pieder īpašam tipam, kas nav radniecīgs citiem dzīvnieku tipiem. Ediakara beigās masveidā izmira baktērijas un akritarhi, kas veidoja stromatolītus, bet tuvu robežai ar kembriju ediakara griezumā parādās organismu atliekas ar minerālu skeletiem – t. s. sīkie čaulaiņi.