泥盆系是泥盆纪形成的地层，可分下、中、上三个统、八个阶。在中国南方，下统曾叫“云南统”，中统曾叫“广西统”，上统曾叫“湖南统”。下泥盆统包括莲花山阶，那高岭阶、郁江阶；中泥盆统包括北流阶、东岗岭阶或四排阶、应堂阶；上泥盆统包括余田桥阶和锡矿山阶。中国中部及南部（尤以西南各省）泥盆系层序清晰，化石丰富，是研究泥盆系的理想地区。中国西南地区泥盆系可分为陆相——滨海相和浅海——半深海相两种类型。陆相——滨海相中含有鱼类和植物化石。浅海——半深海相沉积以泥质、灰质为主的地层中，富含底栖固着生物，如层孔虫、珊瑚、腕足类等；以灰黑色泥质、硅质为主的地层中，富含漂浮和游泳生物，如竹节石、菊石、三叶虫、介形虫等。中国南部湖南、江西一带中、上泥盆统海相沉积多成狭长条状，与陆相沉积犬牙交错，说明加里东运动后，局部隆起和凹陷，地形差异强烈。泥盆系的沉积矿产有铁、锰、石油、石灰岩、白云岩、耐火粘土等。泥盆系在中国华北及东北南部是古陆，故泥盆系缺失。