Masa mesozoikum berlangsung sejak 245 juta-65 juta tahun lalu. Masa ini adalah masa berkembangnya hewan reptilia, khususnya Dinosaurus serta berkembangnya amonit dan tumbuhan berbiji purba. Masa ini dibagi menjadi tiga zaman : Trias, Jura dan Kapur.
a. Zaman Trias (245 juta-208 juta tahun lalu)
Pada zaman ini, dinosurus dan reptilia laut berukuran besar mulai muncul pertama kali. amonit semakin umum, sedangkan gastropoda dan bivalvia semakin meningkat. Cynodont sejenis reptilia mirip mamalia pemakan daging mulai berkembang. Mamalia pertama mulai muncul dan reptilia air semakin banyak seperti penyu dan kura-kura. Jenis tumbuhan cycad (mirip palem) dan konifer mulai menyebar. Pada zaman ini benua Pangea bergerak ke utara dan membentuk gurun. lapisan es dibagian selatan mencair dan celah-celah mulai terbentuk di Pangea.
b. Zaman Jura (208 juta-145 juta tahun lalu)
Zaman jura adalah zaman kejayaan Dinosaurus yang menguasai daratan, sedangkan lautan dikuasai reptilia laut seperti Ichthyosaurus dan Plesiosaurus, sedangkan di angkasa dikuasai reptilia terbang seperti Pterosaurus serta Pterodactyl. Burung sejati pertama (Archaeopteryx) mulai muncul. Berbagai jenis buaya mulai berkembang, sedangkan Amonit dan Belemnit menjadi sangat umum.
Tumbuhan Ginko, Benetit dan Sequoia melimpah dan konifer menjadi umum. Pada zaman ini benua Pangea terpecah, dimana Amerika Utara terpisah dari afrika, sementara Amerika Selatan melepaskan diri dari antartika dan australia. di Indonesia pernah ditemukan fosil gigi Ichthyosaurus di pulau seram (yang dahulunya masih berupa lautan), yaitu sejenis reptil laut yang hidup sezaman dengan Dinosaurus.
d. Zaman Kapur (145 jta-65 juta tahun lalu)
Zaman ini merupakan puncak kejayaan Dinosaurus raksasa dan reptilia terbang. Mamalia dan tumbuhan berbunga mulai berkembang menjadi berbagai ragam dan bentuk. mamalia ber-plasenta mulai muncul pertama kali. saat itu iklim sedang mulai muncul. Pada zaman ini India terlepas jauh dari Afrika dan bergerak menuju Asia.
Kepunahan Masal Kedua Pada akhir Zaman Kapur
Peristiwa kepunahan besar-besaran tahap kedua yang terjadi pada akhir Zaman Kapur (65 juta tahun lalu) merupakan tand berakhirnya Masa Mesozoikum, sekaligus awal mula Masa Kenozoikum. Jenis-jenis kehidupan yang punah meliputi : Dinosaurus, Pterosaurus, Ichthyosaurus, Plesiosaurus dan kelompok binatang moluska (Amonit dan Belemnit) serta sebagian besar Brakiopoda.
Teori yang menerangkan penyebab tentang Kepunahan Masal ini banyak, diantaranya adalah teori tentang jatuhnya meteorit raksasa yang membentur bumi dengan benturan sangat dahsyatnya. Benturan meteorit ini menimbulkan panas dan kebakaran sehingga terjadi penguapan besar-besaran yang menghasilkan asap dan awan tebal.
Awan tebal ini menghalangi sinar matahari sehingga terjadi pendinginan global dan penipisan oksigen yang mengakibatkan sebagian tumbuhan, hewan pemakan tumbuhan dan hewan pemakan daging juga mati. dinosaurus yang merupakan hewan berdarah panas tidak mampu bertahan hidup pada iklim seperti itu dan akhirnya punah.
