Japetus okeāns izzuda silūra vidū, kad Laurentija sadūrās ar Baltiju-Avaloniju; ekvatora tuvumā izveidojās Eiramerikas dižkontinents. Sadursmes dēļ cēlās augsti Kaledonīdu kalni. To erozijas un iežu dēdēšanas produkti – drupu graudi – tika nesti tālu prom un izgulsnējās Baltijas devona baseinā, arī Latvijas teritorijā. Kaledonijas oroģenēze būtiski ietekmēja AEP teritoriju un nodrošināja telpu sedimentācijas baseinu attīstībai Baltijas teritorijā devonā un karbonā. Latvijas teritorija joprojām atradās dienvidu puslodē ļoti tuvu ekvatoram, kas noteica siltu, bet dažkārt sausu klimatu.
Silūra beigās paleobaseinu pakāpeniski aizpildīja smalkgraudains drupu materiāls, kas pieplūda no Kaledonīdu kalniem, un jūras dziļākā daļa Latvijas rietumos kļuva aizvien seklāka. Agrā devona epohā turpinājās baseina aizpildīšanās ar nogulām, uzkrājās māls, aleirīts un karbonātu materiāls, pieauga smilts nozīme, kuras klātbūtne ir ļoti raksturīga Baltijas devona baseinam. Vidējā devonā Latvijā dominēja smilts uzkrāšanās estuāru, seklās jūras un deltu apstākļos. Agrā un vidējā devona nogulumos galvenokārt sastop pret pazeminātu ūdens sāļumu un palielinātu duļķes daudzumu izturīgu organismu atliekas – augu, dažādu zivju, lingulātu un gliemju fosilijas. Vēlā devona 1. pusē, Franas laikmetā, pasaules okeāna ūdens līmenis palielinājās, bet globālais klimats kļuva ļoti silts. Vienlaicīgi klimats sanešu avotā, ap Kaledonīdu kalniem, dažkārt bijis ļoti sauss; piemēram, Salaspils svītas veidošanās laikā tas bija izteikti arīds (sauss un karsts). Nokrišņu un ar upēm nestā materiāla daudzums samazinājās, tas labvēlīgi ietekmēja bezmugurkaulnieku u. c. organismu dzīves apstākļus. Pļaviņu un Daugavas svītu uzkrāšanās laikā vietām griezumā parādās rifu būves, kā arī nogulumos atrasti daudzveidīgākie organismu atlieku kompleksi visā devonā. Tos veido baktēriju un primitīvo aļģu būves – stromatolīti, sūkļu un koraļļu rifi, augu un makroskopisko aļģu atliekas, gliemju, brahiopodu, sūneņu, adatādaiņu u. c. bezmugurkaulnieku atliekas un zivju fosilijas. Franas laikmeta beigās notika viena no lielākajām masveida izmiršanas epizodēm, kuru saista ar ūdens līmeņa krišanos un bezskābekļa vidi, kas spēcīgi ietekmēja seklo jūru iemītniekus. Latvijā izmira vairākas bezžokļeņu, zivju un piestiprināto bezmugurkaulnieku grupas; pazuda koraļļi un īpatnējie sūkļi ar slāņainu uzbūvi – stromatoporāti; nomainījās brahiopodu, jūras liliju un augu sugas. Famenas laikmetā klimats mainījās – globālā temperatūra pakāpeniski samazinājās, bet reģionāli klimats periodiski kļuva sezonāli mitrs. Tas ietekmēja nogulu uzkrāšanās un organismu eksistences apstākļus. Sausā klimatā Latvijas teritorijā uzkrājās galvenokārt karbonāti, ko mūsdienās pārstāv dolomīts, dažkārt ar māla vai smilts piejaukumu, bet sezonāli mitrā klimatā izgulsnējās smilšaini aleirītisks materiāls. Jūras iemītnieku atliekas satopamas Famenas nogulumos jūrās ar normālu sāļumu, lagūnās, deltās un seklās jūrās ar pazeminātu ūdens sāļumu; īpaši atzīmējamas bruņuzivis, daivspurzivis un pirmie četrkājainie. Neilgi pirms devona beigām, Šķerveļa laikā, baseins bija stipri aizpildīts ar nogulām un tā ziemeļu mala periodiski atsedzās virs ūdens. Sezonāli mitra klimata sauszemes apstākļos attīstījās karsta un augšņu veidošanās procesi, par kuriem liecina seno augšņu un pazemes ūdeņu darbības pēdas – Šķerveļa svītas dolokrēti (dolomīta dzīslas un neregulāras formas garoziņas smilšainos vai mālainos nogulumos).
Drīz pēc Eiramerikas izveides Eiropas centrālā daļa tika iesaistīta vēlā paleozoja Hercīnijas oroģenēzē, kas pārveidoja bijušā Baltijas paleokontinenta dienvidu malu. Hercīnijas oroģenēzes rezultātā Eiramerika un milzīgs Gondvanas bloks, kā arī starp tiem esošais mikroplātņu komplekss apvienojās, izveidojot Pangejas dižkontinentu. Hercīnijas oroģenēze izraisīja jūras sedimentācijas apstāšanos dienvidaustrumu Baltijā; Latvijas teritorijā sedimentācijas baseins vēl pastāvēja karbona sākumā, kad šeit, tāpat kā devona beigās, seklā jūrā ar apgrūtinātu ūdens apmaiņu uzkrājās smilšainie, mālainie un karbonātu nogulumi. Hercīnijas spēcīgas tektoniskās kustības notika karbona periodā, Pensilvānijas epohā. Baltijas teritorija pacēlās virs okeāna līmeņa, un šeit līdz pat perma beigām iestājās sauszemes apstākļi. Uzskata, ka Baltija šķērsoja ekvatoru karbonā, bet liecības par turpmākām klimata pārmaiņām, nogulu uzkrāšanos, dēdēšanu un reljefa izlīdzināšanos nav saglabājušās.
Pēc Hercīnijas kustību aprimšanas perma periodā izveidojās Eiropas perma baseins, kura ziemeļaustrumu daļa atradās Polijas–Lietuvas ieplakā. Šīs ieplakas malas daļa no perma līdz juras periodam iesniedzās arī līdz Kurzemes dienvidrietumu daļai. Perma beigās Vučiapingas epohā maksimāla jūras līmeņa pacēluma laikā Kurzemi sasniedza Cehšteina jūras ūdeņi. Kurzemē dominēja labvēlīgi apstākļi, lai veidotos kaļķakmeņi ar daudzām fosilijām.
Pēc Cehšteina jūras atkāpšanās Latvijas teritorijā sekoja ilgs sedimentācijas pārtraukums, bet smalkgraudainu drupu nogulu uzkrāšanās atjaunojās agrā triasa Indas laikmeta sākumā. Uzkrājās Nemunas svītas māls un aleirīts ar smilts un karbonātu piejaukumu, kuros ir maz fosiliju.
