中生代从此时开始。爬行动物仍是陆地的主宰，但双孔类崛起，鳄类为其中的主要类群，恐龙出现，但尚未成为霸主；下孔类中演化出了早期哺乳动物。鱼龙在海洋中兴盛。约2.03亿年前开始，再次发生了一系列全球气候事件，其中包括了持续了一两百万年的全球酸雨，洪水可能肆虐了全球，超过半数的物种灭绝，这就是显生宙历史上的第四次生物大灭绝。

下孔类在陆地的统治地位被双孔类的恐龙所取代，哺乳动物进入了长达1亿多年的蛰伏阶段。大型长颈恐龙徜徉于林间，带羽毛恐龙演化出了早期鸟类。

蛇颈龙、鱼龙、翼龙等双孔类统治着海洋与天空，鱼龙开始逐渐衰落。

开花的被子植物崛起并开始逐渐成为主要的陆地植物，与被子植物关系密切的昆虫也蓬勃发展。恐龙等爬行动物仍然是动物类群的主导。大约6600万年前，一颗直径10-15千米的小行星或彗星撞击了地球，虽然这次撞击远无法与那些发生在冥古宙的撞击事件相比，导致了整个爬行动物类群的衰落。它是显生宙历史上的第五次生物大灭绝。