中生代许多盛行和占优势的门类,如裸子植物、爬行动物、菊石和箭石等,后期相继衰落或绝灭,新兴的被子植物、鸟类、哺乳动物及腹足类、双壳类等有所发展,预示着新的生物演化阶段新生代的来临.脊椎动物中的爬行类从晚侏罗世至早白垩世达到极盛,代表有霸王龙、暴龙、翼龙、青岛龙等,随后走向衰落.海洋无脊椎动物中浮游有孔虫是划分对比白垩纪中、晚期海相地层的重要依据,底栖大型有孔虫中也出现了许多标准化石.菊石和箭石演化迅速而明显,分布广泛,是传统的划分阶和带的标准化石.淡水无脊椎动物也很丰富,如甲壳类的介形虫和叶肢介演化迅速,软体动物中的螺和蚌分布广泛,还有昆虫和淡水轮藻化石,它们中的许多种属都可成为划分、对比陆相地层的标准化石.白垩纪早期陆地上的裸子植物和蕨类植物仍占统治地位,松柏、苏铁、银杏、真蕨及有节类组成主要植物群.被子植物开始出现于白垩纪早期,中期大量增加,到晚期在陆生植物中居统治地位,山毛榉、榕树、木兰、枫、栎、杨、樟、胡桃、悬铃木等都已出现,接近新生代植物群的面貌.白垩纪末,恐龙、菊石和其他生物类群大量绝灭.引起这次生物大规模绝灭的原因,有许多争论.有人认为是宇宙中的一颗巨大流星体撞击地球所致,其依据是在白垩系和第三系界线上粘土岩中铱元素含量异常高.