泥盆纪（英语：Devonian，符号D）是地质时代古生代中的第四个纪，开始于同位素年龄419.2百万年（Ma），结束于358.9百万年（Ma）。
泥盆纪在英语中叫Devonian，名称来自英国德文郡，因该地的泥盆纪地层被最早研究。其他语言的称呼与英文大同小异。中文名称源自旧时日本人使用日语汉字音读的音译名“泥盆紀”（音读：デーボンキ，罗马字：dēbonki）。
泥盆纪分为早泥盆世、中泥盆世、晚泥盆世。
从古地理学的角度上来看，泥盆纪主要由南方的超大陆冈瓦那大陆与北方的西伯利亚大陆组成，之间则有古特提斯洋与刚形成的欧美大陆。
泥盆纪产生了第一次陆地上的辐射适应，使生物遍布了陆地和淡水的几乎大部分区域。
石松门与链束植物门的植物在陆地上遍布，在各地形成茂密的森林。到了泥盆纪中期时，部分植物已经演化出叶片与根。在泥盆纪晚期时，则出现以种子进行繁殖的种子蕨门。当时最高的生物组织为高度 8.8米（29英尺） 的真菌原杉藻。
泥盆纪时的鱼类呈现高度的多样化，因此这个时代又常被称为“鱼类时代”。在泥盆纪早期，甲胄鱼类繁盛；在泥盆纪中晚期有颌鱼类开始展现多样性，种类比起志留纪和泥盆纪早期时更加繁盛；有颌鱼类中的盾皮鱼类主宰了海洋环境。
腕足类和珊瑚比起志留纪更加繁盛；原始菊石出现。
昆虫出现；节肢动物遍布了整个陆地的森林。有颌鱼类中的肉鳍鱼类主宰了淡水环境；肉鳍鱼类在泥盆纪晚期开始爬上陆地，腹鳍与胸鳍演化成强健的四肢。
泥盆纪晚期的森林复原图
邓氏鱼，为有史以来体型最大的盾皮鱼之一
鳕鳞鱼
含肺鱼
鱼石螈
胸脊鲨
亨顿虫
镰木
第一次严重的灭绝事件标志着泥盆纪最后一个时期法门期的开始，大约是372.2百万年前。第二次严重的灭绝事件则终结了泥盆纪时期。泥盆纪后期灭绝事件是地球生物史上五次主要的大规模物种灭绝事件之一，灭绝比率比著名的白垩纪－第三纪灭绝事件还高。
泥盆纪后期灭绝事件主要影响海洋生物，尤其是生活在温暖浅海的物种。包括腕足动物门、三叶虫纲、菊石亚纲、牙形石纲、无颌总纲和疑源类，以及所有的盾皮鱼纲。然而，陆地与淡水生物，包括四足类的祖先，则相对受到较小的影响。
泥盆纪后期灭绝事件发生的原因仍然未知，科学家提出了许多理论，但仍缺乏证据支持。
