白垩纪是中生代的最后一个纪，大约从1.44亿年前到6500万年前，延续了约500万年，得名于西欧海相地层中的白垩沉积。白垩纪早期有了被子植物，同时鸟类也开始分化。白垩纪海洋中造礁的厚壳蛤达到极盛，一度取代珊瑚成为主要的造礁生物。此时，许多侏罗纪时期的恐龙都灭绝了，新的恐龙种群开始进化，并在数量和种类上都达到繁盛。但至白垩纪末期却急剧衰亡。
气候
在白垩纪早期，大部分地区雨量充沛，气候湿润且温暖。到了白垩纪的中期，夏天和冬天开始出现，然而，即使是在极地气温也还没有降到0℃以下，因此极地未见冰盖迹象。在白垩纪晚期，地球平均气温与过去5亿年的平均气温基本持平。
海洋
泛古洋仍然是地球上最大的海洋，并逐渐形成今天的太平洋。古地中海规模逐渐缩小，当白垩纪结束时，也就是几百万年之后，它已发展成今天的地中海。白垩纪是处于整个地质年代中地球海洋最广阔的一个时期，但到该纪的末期，海洋从世界范围内退缩，陆地开始上升，现在世界上所见到的大山脉许多是此期完成的，造山运动也多从这个时候开始。
大陆
白垩纪时期，劳亚古大陆和冈瓦纳大陆彼此继续分离，而且这两块大陆又各自分裂成更小的大陆板块。总的来说，白垩纪时期整个地形都处于变化之中，从古代的地形逐渐变化为我们今天较为熟悉的地形。
动物
白垩纪时期，有翅膀的昆虫种类相当繁盛，这可能是由于开花植物的出现引起的。鸟类和有羽翼的爬行动物出现在侏罗纪时期，在白垩纪时期开始繁盛。哺乳类略有发展，出现了原始有胎盘和有袋类的真兽类。鱼类完全以真骨鱼类为主。白垩纪末期，地球上的生物经历了一次重大的灭绝事件：在地表居于统治地位的爬行动物大量消失，恐龙完全灭绝；一半以上的植物和其它陆生动物也同时消失。究竟是什么原因导致恐龙和大批生物突然灭绝？这个问题始终是地质历史中的一个难解之谜。目前普遍被大家接受的观点是小行星撞地球的说法。引人注目的是，哺乳动物是这次灭绝事件的最大受益者，它们度过了这场危机，并在随后的新生代占领了由恐龙等爬行动物退出的生态环境，迅速进化发展为地球上新的统治者。
植物
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、真蕨及有节类植物构成主要植物群。被子植物同样出现于白垩纪早期，这被认为是当时最大的环境变化，中期被子植物开始大量增加，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。