В конце палеозоя происходит горообразование, вызвавшее поднятие суши и возникновение Урала, Алтая. Все это приводит к дальнейшему усилению засушливости климата, начавшемуся в перми. Площадь суши была значительно большей, чем сейчас. Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Их расцвет, широчайшая дивергенция и вымирание происходят именно в эту эру.

Мезозойская эра включает три периода (триасовый, юрский, меловой).

В триасе сильно сокращаются площади внутриконтинентальных водоемов, развиваются пустынные ландшафты. В условиях засушливого климата вымирает множество сухопутных организмов, почти полностью исчезают древовидные папоротники, хвощи и плауны. Вместо них начинают преобладать наземные формы, в жизненном цикле которых нет стадий, связанных с водой. Среди растений в триасе сильного развития достигают голосеменные, среди животных - пресмыкающиеся.

Из триасовых пресмыкающихся дожили до наших дней черепахи, крокодилы и гаттерии. Гаттерия, сохранившаяся ныне лишь на нескольких островах близ Новой Зеландии, - настоящее "живое ископаемое". Она очень мало изменилась за последние 200 млн. лет и сохранила, как и ее триасовые предки, третий глаз, расположенный в крыше черепа.

В триасе появляются растительноядные и хищные динозавры.

Наряду с прогрессивными чертами в организации пресмыкающихся имеется одна весьма существенная несовершенная черта - непостоянная температура тела. При понижении температуры среды пресмыкающиеся становятся вялыми, оцепеневают. Уже в триасе возникают первые представители теплокровных - мелкие примитивные млекопитающие.

В юре´ происходит некоторое расширение площадей тепловодных морей. Весьма разнообразны морские пресмыкающиеся. Помимо ихтиозавров, в морях юры появляются плезиозавры - животные с широким туловищем, длинными ластами и змеевидной шеей.

В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную среду. Разнообразие летающих насекомых создавало условия для развития насекомоядных летающих ящеров. Одновременно с этим в юре от пресмыкающихся возникли и птицы. Найденные в юрских сланцах первоптицы - археоптериксы - причудливо сочетали признаки пресмыкающихся и птиц.

Среди растений в этот период сохраняется господство голосеменных. Некоторые из них, например, секвойи, дожили до наших дней.

Меловой период (или мел) назван в связи с образованием мела в морских отложениях того времени. Он возник из остатков раковинок простейших животных - фораминифер.

В этом периоде возникают и чрезвычайно быстро распространяются покрытосеменные растения, вытесняются голосеменные.

Пресмыкающиеся были представлены в мелу новыми динозаврами. Во второй половине мела возникли сумчатые и плацентарные млекопитающие. Длительное вынашивание детенышей в теле матери, питание эмбрионов через плаценту, связывающую кровотоки матери и плода, - важнейшие приспособления млекопитающих к непостоянным условиям существования.

Широкое распространение насекомых и появление первых покрытосеменных растений привело со временем к связи между ними. У покрытосеменных возник цветок - орган размножения, привлекающий насекомых окраской, запахом и запасами нектара. Насекомые, питаясь нектаром, стали переносчиками пыльцы. Перенос пыльцы насекомыми по сравнению с ветроопылением приводит к меньшей растрате гамет. Тот же процесс экономного расходования гамет наблюдается и в ряду позвоночных. Гибель гамет при наружном оплодотворении (у рыб, земноводных) гораздо больше, чем при внутреннем (у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих).

В конце мела климат изменяется в сторону общего похолодания. На суше стала сокращаться влаголюбивая растительность, служившая пищей растительноядным динозаврам, что привело к их исчезновению; вымерли и хищные динозавры. В условиях резко континентального климата и общего похолодания исключительные преимущества получили теплокровные - птицы и млекопитающие, чей расцвет относится к следующей эре - кайнозою.