继物种繁盛的石炭纪时期之后，地球经历了一个漫长、干燥的寒冬岁月。根据岩石记录中的相关记载，虽然沙石之类的沉积物很厚，但是生物化石却很少。彼时，地表温度再次出现剧烈波动，地球多次进入冰河严寒时期。曾经大片生长的沼泽植物消失不见，被新的沉积物覆盖在地底下。这便开始了一个新的过程——它们经过压缩和矿化过程，形成了今天大多数的煤矿。
正是在这个剧烈变化的时期，生物经历了最迅速的演变，并在恶劣的环境中获得了宝贵的经验。随着地球再次变得温暖、湿润，一系列新的动物和植物物种出现了。我们在岩石记录中发现了卵生脊椎动物的遗骸，它们没有所谓的蝌蚪时期，即受精卵无须在水中发育成幼体，在孵化完成之前它们的幼体几乎就已发育成熟，一出生便可在空气中存活。这与必须先生活在水中的蝌蚪是不一样的。此时，鳃裂成了胚胎发育的一个过程，它们的鳃已完全消失不见。这种无须经过蝌蚪期的新型物种被称为爬行类动物。
与此同时，能够结出果实的树木开始进化，它们可以独立地传播种子，不需要依赖于沼泽或湖泊。这个时期虽然地球上还没出现显花植物和草类，但是已经有了棕榈树状的苏铁类植物和许多热带针叶树，蕨类植物和昆虫的种类也十分丰富。这个时候已经有甲虫出现，但还没有蜜蜂和蝴蝶。不管怎样，在这漫长且严寒的年代，新型陆生动植物的基本形态已经形成，只要出现有利的环境和条件，它们就可以迅速繁衍。
年复一年，日复一日，地球在经历了无数次的变动之后，终于迎来了一个相对平稳、缓和的时期。地壳运动频繁发生，在地球运行轨道变化以及轨道平面与地轴之间角度变化的共同作用下，地球进入了一个漫长的温暖时期。据人们估测，这个时期持续了约2亿年(1)之久，被称作“中生代”，区别于前面提到的古生代和无生代（两者加起来总共14亿年），也区别于延续至今的“新生代”。中生代一直持续到距今约8000万年前(2)，因为这个时期爬行动物的种类和数量极其繁多，所以它又被称作“爬行动物时代”。
相对而言，如今地球上存在的爬行动物种类少了许多，分布的区域也十分有限。但即便如此，与石炭纪时期曾主宰世界的两栖动物幸存下来的少数后代相比，它们的种类繁复多样。地球上现在还有蛇、海龟、乌龟、鳄鱼和蜥蜴等，这些动物无一例外地必须生活在常年温暖的环境中。它们无法忍受严寒霜冻，而且极有可能所有中生代时期的爬行动物都是如此(3)，事实上它们就是一群生活在温室植物群中的温室动物。中生代时期，地球上已经出现了喜好干燥环境的植物和动物，它们不同于之前生命全盛时期的沼泽动植物。
大乌龟、大海龟、巨鳄、蜥蜴和蛇等这些我们所熟知的爬行动物都曾盛极一时，还有大批珍稀物种，比如种类繁多的恐龙，但已经在地球上完全消失了。当时地球上遍地都是芦苇和蕨类植物，因此在这片繁盛的土地上，出现了许多食草类爬行动物。在中生代最繁荣的时期，它们都长成了庞然大物，有些甚至超过了以往任何一种陆生动物，完全可以和鲸鱼相提并论。比如梁龙，它的口鼻到尾巴的长度可达84英尺；又比如巨太龙，大小足有100英尺。还有一群身形大小适中的食肉恐龙，它们以这些巨兽为食。霸王龙就是这种食肉恐龙中的一种，它在许多书中被描绘成最残暴、可怕的爬行动物。
在中生代时期，这群庞然大物总是在丛林中追逐捕食。其中有一种现在已经灭绝的恐龙，它的前肢类似蝙蝠的双翼，以昆虫为食。起初它只会跃起和跳落，后来演变成能够在林间的树叶和树枝之间飞翔。它就是翼手龙，也是最早能够飞行的脊椎动物，开创了脊椎动物能力发展史上的新纪元。
这一时期，有些爬行动物重新回到了海水中生活。比如，沧龙、鱼龙和蛇颈龙这三种会游泳的巨型爬行动物，它们又回到了祖先最初生活的海洋中。它们有许多地方与现在的鲸鱼十分接近。其中，鱼龙善水性，是典型的海生爬行生物。蛇颈龙身躯宽扁、硕大，四肢呈桨状，喜欢在沼泽或浅水中爬行或游泳。它头小颈长，天鹅的长颈与之相比毫不起眼。它可以像天鹅一样在水里游来游去寻找食物，也可以潜入水底，伺机捕食过往的鱼类或猛兽。现在地球上已经找不到和蛇颈龙同类的动物了。
上面这些就是中生代时期主要的陆生动物。以人类的标准来看，它们与以往的物种相比已经进化了许多。这一时期，陆生动物的体形比以往的更大，力量更强，分布范围更广，也更具活力。这个时期虽然海洋生物没有得到太多的进化，但是出现了大量的新型物种。
此时，浅海区域出现菊石类生物，它们种类繁多，构造像螺，呈旋卷状，体外有一个硬壳，身体的大部分都蜷缩在壳中。菊石生物最早出现于古生代时期，在中生代时趋于极盛；珍珠鹦鹉螺是菊石生物的近亲，它们主要生活在热带水域中。还有一种新型鱼类，它们的繁殖能力更强，鳞片比以往的片形和齿形更为轻薄，繁盛而经久不衰，一直生活在江河湖海中，成为水中的主要鱼类。
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(1) 现在科学界普遍认为，中生代时期持续了大约1.8亿年。
(2) 在新的地质时代划分中，中生代距今约有6500万年的历史。
(3) 现在科学界普遍认为，大多数的恐龙都是温血动物。