中生代植物，以真蕨类和裸子植物最繁盛。到中生代末，被子植物得到了很大的发展，而裸子植物仍占据着重要地位。中生代末发生著名的生物绝灭事件，特别是恐龙类绝灭，菊石类全部绝灭。有人认为生物绝灭事件与地外小天体撞击地球有关，但真正原因有待进一步研究确定。

中生代中、晚期，各板块的漂移加速，在具有俯冲带的洋、陆壳的接触带上俯冲、挤压，导致著名的燕山运动（或称太平洋运动），形成规模宏大的环太平洋岩浆岩带、地体增生带和多种内生金属、非金属矿带。中生代气候总体处于温暖状态，通常只有热带、亚热带和温带的差异。

古生代晚期的大陆位置相当不明确，而科学家已能大致推算出中生代的各大陆位置。在中生代开始时，各大陆连接为一块超大陆－盘古大陆。盘古大陆后来分裂成南北两片，北方的劳亚大陆，与南方的冈瓦纳大陆。各大陆的分裂形成大西洋沿岸的被动大陆边缘，例如美国的东部海岸。

在中生代期间，各大陆逐渐移动到接近现在的位置。劳亚大陆分裂为北美和欧亚大陆，南方的冈瓦纳大陆分裂为南美、非洲、印度与马达加斯加、澳洲和南极洲，只有澳洲没有和南极洲完全分裂。印度在新生代时期与欧亚大陆碰撞、聚合，形成喜马拉雅山脉。

恐龙并非“完全灭绝”，早在侏罗纪就有一部分恐龙飞上了蓝天，身体结构发生了显著的变化，躲过了大灭绝。它们就是今天的各种鸟，鸟类是恐龙的直系后代。爬行动物也并非完全灭绝，有相当一部分爬行动物因为其体形小巧便于藏身，加上它们对环境具有极强的适应能力，从而躲过了那场浩劫，并且一直存活至今。今天，这些爬行动物仍然生活在我们的地球上。它们就是茂密丛林中的伪装高手变色龙，栖息在我们卧室墙壁、天花板上的小型蜥蜴科目——壁虎，令人胆寒的蛇和鳄鱼，还有行动迟缓的乌龟等等。

三叠纪的全球气候较为干旱，季节性变化大，尤其是盘古大陆内部；自石炭纪晚期开始，全球的气候逐渐变得干旱。这段时期的海平面低，可能助长了极端的气温。由于水的比热高，大体积的水体可以稳定气温，尤其是海洋，而邻近大规模水体的陆地气温变化较小。由于盘古大陆的内陆区域离海洋很远，这些地区的气温变化非常大，可能有广大的沙漠。大量的红层与蒸发岩（例如盐），支持这个理论。

在侏罗纪时期，海平面开始上升，原因可能是海底扩张的加速。新形成的海洋地壳，使海平面上升至现今的海拔200米左右。此外，盘古大陆开始分裂，形成特提斯洋。气温逐渐上升、稳定。由于各大陆接邻海洋，沙漠缩小，大气中的湿度增加。

白垩纪的气候状况较不确定，也较多争议。大气层中的二氧化碳含量高，使热带与极区的温度梯度较为平顺，各地区的气温差异不大。平均气温高于现今约10℃。在白垩纪中期，赤道地区的海洋底层温度约为20℃，对于许多海洋生物可能过于温暖，邻近赤道海洋的陆地反而成为沙漠。海洋低层的氧气循环系统，可能因此缓慢、中断。因此，大量的生物有机体无法顺利分解，进而大量堆积，最终沉积成油页岩。

但是，不是所有的现存资料可以支持以上假说。即使全球的气候温暖，极区的冰帽、冰河仍最造成气温的变动；但并没有发现白垩纪有冰帽、冰河存在的证据。定量模型可能无法重建出白垩纪的平坦温度梯度。

在中生代时期，大气层中的氧气含量约12%~15 %，低于现今的20%~21%。某些科学家甚至提出12%的氧气含量，因为这是自然燃烧的最低氧气浓度。但是一个2008年的研究，认为自然燃烧的最低氧气浓度是15%。

中生代末发生的白垩纪灭绝事件，导致50%的生物灭绝，包括所有的恐龙。大多学者认为有一颗彗星撞击地球，引起特大气候变化，很多动物，尤其是冷血动物，无法适应低温而灭绝。可是为何当时鳄鱼一类的冷血动物却存活，还是无可解答。

中生代早、中期在陆地上是爬行动物的天下，但这时原始哺乳动物和原始的鸟类已经出现，繁盛的被子植物也在这时发展起来。在侏罗纪中晚期，大量带羽毛的恐龙、早期鸟类、现代昆虫的祖先类群和被子植物的出现，表明这个时期是一个重要的变革时期。而中生代晚期的白垩纪末大灭绝让繁盛一时的爬行动物走向了衰落，新的物种开始占据爬行动物空留下来的生态位，一个新的时代——新生代就此诞生。

发生于二叠纪末期的灭绝事件，灭绝当时地球的大部分生物，使许多生物在事件后开始辐射适应。在二叠纪末灭绝事件后数百万年，大型主龙类爬行动物成为中生代的陆地优势动物，包含：恐龙、翼龙类；水中的爬行动物则有：鱼龙类、鳍龙类、海龙类。

时空穿梭到了三叠纪，这时候的地球已经跨入了中生代。相比昔日（古生代二叠纪）它更充满着活活生机，在古海洋，凶猛的食肉性萨斯特鱼龙正捕食着其它海洋猎物，对于它来说，三叠纪的海洋成了它的“免费餐厅”。在整个中生代约占70%的大部分时间，它一直担任着海洋中的重要角色。这时候不存在四大洋。陆地则是由今天世界七大洲全部相连整合在一块的完整联合古陆。加斯马吐龙（生活于三叠纪初,一种庞大的水陆两栖动物,食肉类,为现代鳄鱼和美洲鳄的最早祖先）。在这块泛大陆北部，一支庞大的水龙兽族群正缓缓向南迁徙。这是一种似哺乳爬行类，它们看上去很像三千万年后才出现的恐龙，但是与恐龙不同的是这些早期的似哺乳爬行动物和我们人类的直系祖先——哺乳动物反而更加接近一些，它们与蜥蜴和鳄鱼的关系反倒不是那么密切。当然，它是包括人类在内现代哺乳动物的直系血亲，由二叠纪时期的穴居动物二齿兽进化而来，在二叠纪物种大灭绝时，它因其个体小和具有顽强的生命力加上前肢擅长掘土打洞，从而躲过了那次灾难并且存活了下来。

在森林深处，似乎一个并不起眼的物种注定将要彻底改变未来地球上生物的面貌，并开启一个新的爬行动物时代，为一个有史以来最强盛“帝国”的诞生奠定基石。这个时候正是距今2.4亿年左右。在我们今天的南非密布着广阔的丛林，那儿是食肉动物和食草动物的天堂。在这里，一种身高不到一尺、能后腿站立奔跑、速度敏捷，专以捕杀昆虫为食的小型食肉类——新巴士鳄正繁忙活跃于丛林的各个角落，它发达腿部的髋骨使其具有超强的跳跃能力，既可以准确有效地掠捕飞行中的蜻蜓或 其它昆虫，也能够以闪电般的奔跑速度轻易避开食肉天敌的威胁。 因小巧的身体加上灵敏不凡的“身手”，让它成为密林中无可比拟的捕食冠军。然而谁也不会想到，在这个早期三叠纪丛林里到处奔跑掠食的小家伙会在未来3700多万年后主宰整个世界，并称霸地球的陆地、天空和海洋。它们就是我们人类今天熟知的中生代地球霸主——恐龙（意为恐怖的蜥蜴）。后世恐龙家族中的王牌杀手霸王龙，还有素食性巨无霸梁龙、腕龙、以及各种大型蜥脚类爬行动物都由当初这个身高不足一尺的小精灵新巴士鳄进化而来。它就是恐龙与鳄类爬行动物共同的祖先。

时光这时继续穿过三叠纪，进入大约2亿年前的早侏罗纪。自此，“龙行天下”的时代已经开始了。从早侏罗纪一直到晚白垩纪的1.4亿年时间（这几乎是人类在地球上生存时间的150倍），地球一直是“龙的天下”。爬行动物统治着陆地、天空和海洋，它们自由穿行无阻如入无人之境，因为它是当时世界的霸主。就如今天我们人类在地球上的地位一样，属于大地骄子、地球的王者。除了发生重大自然灾难，几乎不可能让它退出地球舞台，更没有机会出现能够替代它的物种。这个时期被称之为爬行动物的黄金时代，也称为——恐龙时代。在那个“龙的世界”里，没有其它任何物种的发展余地和空间，早期哺乳类动物为了自身安全只能生活在地洞里，往往到了夜间才能偷偷摸出来找食物吃。在中生代的侏罗纪，地球的气候条件极其温暖潮湿，一年当中没有四季的概念，只有旱季跟雨季，古大陆版块已经由当初相接拼凑在一块的超大古陆而逐步分裂飘移，并形成了最初四大洋的雏形。中生代的气候条件特别适应植物生长。侏罗纪中晚期，地球上广泛覆盖着极其茂盛的裸子植物和蕨类。这也是素食性恐龙丰盛的食物天堂。每年雨季来临之前，生活在今天南美洲的喙嘴翼手龙都会飞越大西洋来到今天的法国西海岸寻找它的异性进行交配。这时候的大西洋只有300公里宽，雄性翼龙在飞越大洋的途中，会不时的贴近海面啄食海水中跳跃的鱼类来补充体力，而且随时存在被恐怖的海洋杀手滑齿龙吞食的危险。在飞达目的地时，翼手龙已是精疲力竭。往往要休息一个多星期才会去寻觅自己的配偶。

时间大约又划过了将近七千万年，地球到了白垩纪时代，陆地上仍不断上演着“弱肉强食”，两只凶残的霸王龙这时候正在相互争夺撕咬着一头伪君龙。这是今天人们最熟知的白垩纪冷血杀手。由于它超大的体积与强有力颌骨的锋利嚼齿，被它一口咬下的食物相当于一整头强壮公猪的体积份量。然而并非所有的食草恐龙都会成为霸王龙的“盘中餐”，霸王龙奈何不了甲龙。白垩纪晚期的地球气候已较先前恶劣，由于长年干旱，使得大批植类死亡。食草恐龙因为无法找到足够的食物充饥而导致数量锐减。随着素食恐龙的大批消亡，自然食肉恐龙也就断了食物来源。然而“水满则溢，月满则亏”，世间万物一旦发展到顶峰，再往前便是下坡路了。恐龙家族在这个时候已经走到了尽头。大地仿佛预示着未来的某一个时期将会重演一回二叠纪末的“大屠杀”，大约在距今6500万年前， 一颗名为“尤卡坦”直径约1公里的小行星撞击在了今天的墨西哥境内。几万颗原子弹威力的爆炸在顷刻间发生。这场“天地大冲撞”毁灭了地球上许多生命，也结束了恐龙时代。

中生代末发生了白垩纪灭绝事件，50%的生物灭绝，包括所有的恐龙。

侏罗纪晚期与白垩纪的气候变迁，造成另一次辐射适应。主龙类的多样性在侏罗纪时期达到高峰，鸟类和胎盘类哺乳动物也开始出现并发展。被子植物在白垩纪早期也开始发展，自热带地区开始出现，白垩纪的全球气温允许被子植物分布到极区。在白垩纪末期，被子植物已经成为许多地区的大型优势植物，若以生物量计算，各地的优势植物仍是苏铁、蕨类，直到白垩纪末灭绝事件的发生。

部分科学家认为昆虫的一些器官相当适合被子植物，尤其是口器，而认为昆虫与被子植物同时开始多样化。但是昆虫的口器的出现时间早于被子植物，也早于昆虫开始多样化的时间，因此昆虫的口器是基于其他原因而演化出现的。

在中生代的进程中，早期的大型动物逐渐减少，而小型动物的数量逐渐增多，包含蜥蜴、蛇、可能还有哺乳类、灵长类的祖先。白垩纪末灭绝事件更加重这种倾向，大型的主龙类消失，而鸟类与哺乳类继续存活至今。