С началом мезозоя на авансцену эволюции выдвинулись голосеменные растения, тогда как преобладавшие ранее плауны, хвощи и папоротники отошли на второй план. Среди животных главными «действующими лицами» стали пресмыкающиеся. В мезозое они, кроме суши, освоили водную и воздушную среды. Расцвет пресмыкающихся связывают с динозаврами. Они появились в конце триаса, а в юрское и меловое время достигли впечатляющего разнообразия видов и жизненных форм. Особенно примечательны примеры гигантизма у самых разных групп динозавров.
Рядом с динозаврами обитали многие другие группы наземных позвоночных животных, некоторые из которых возникли в мезозойскую эру. Например, в середине юрского периода появляются ящерицы, а в начале мелового – змеи. С конца триаса известны крокодилы и черепахи. Тогда же начинается история млекопитающих и, видимо, птиц. Последние две группы стали обычными элементами меловых фаун перед грядущим расцветом в кайнозойскую эру.
Конец мезозойской эры ознаменовался новым циклом горообразования, охлаждением вод и падением уровня мирового океана. Прежняя система циркуляции воздушных и водных потоков, определявшая климаты на всей Земле, изменилась.
