白垩纪是中生代的第三个纪，也是最后一个纪，距今约1.45亿至6500万年，延续约8000万年。白垩纪地层主要为白垩沉积，白垩是石灰岩的一种，主要由海生非脊椎动物身上甲壳的碳酸钙沉积而成。
在白垩纪初期，冈瓦那大陆仍未分裂，后南美洲、南极洲、澳大利亚、非洲相继分离，印度则连在非洲上，南大西洋与印度洋开始出现。非洲北边的特提斯洋在变窄，西部内陆海道将北美洲分为东西两部，这个海道在白垩纪后期开始缩小。板块运动形成了大量的海底山脉，使得全球海平面上升，白垩纪的海平面最高时，地表有1/3的陆地沉浸在海洋之下，中南欧和中东、近东地区都处于海侵中。白垩纪中晚期，古大陆已经完全分裂成现在的各个大陆，只是地理位置和现在不同。北美洲自侏罗纪开始，形成多排平行的造山幕，如内华达造山运动、塞维尔造山运动等。
白垩纪地图
白垩纪时的大气氧气含量是现今的150%，密集的火山爆发制造了大量的二氧化碳，含量是工业时代前的6倍。这使得当时气候比较温暖，平均气温高于今天约4摄氏度，大面积的陆地被温暖的浅海覆盖，即便在两极也没有冰盖。当时大部分地区雨量充沛，气候湿润。
白垩纪被子植物、双壳类、腹足类、哺乳动、物鸟类等生物有所发展，预示着新的生物演化阶段来临。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（开花植物）开始出现于白垩纪早期，中期大量增加，晚期迅速兴盛，在陆生植物中居统治地位。木兰、柳、枫、白杨、桦、山毛榉、榕树、樟、胡桃、悬铃木等都已出现。被子植物为昆虫、鸟类、哺乳类等动物提供了大量的食料，昆虫、鸟类等动物则起到了传播花粉与散布种子的作用。昆虫开始多样化，有了最古老的蚂蚁、白蚁、鳞翅目(如蝴蝶、蛾)、芽虫、草蜢、瘿蜂等。
白垩纪植物
海洋中生存着菊石、以及厚壳蛤，为海洋的繁盛动物，厚壳蛤一度取代珊瑚成为主要的造礁生物。有孔虫门的球截虫科与棘皮动物(如海胆、海星)继续存活。白垩纪海洋中出现了最早的硅藻，黄昏鸟目是无法飞行的原始鸟类，可以在水中游泳。白垩纪末，恐龙、菊石和其他生物类群大量绝灭。淡水无脊椎动物，如甲壳类的介形虫、软体动物中的螺和蚌广泛分布。
白垩纪生物群
白垩纪早期，恐龙类达到极盛，最著名的恐龙是暴龙（霸王龙），是陆地上出现过的最大食肉动物，其他还有古魔翼龙、青岛龙等。海洋中巨大的爬行动物，如混龙类的上龙和海生蜥蜴类的沧龙身长可超过15米，凶猛程度不亚于霸王龙，海生爬行动物还包括鱼龙类、蛇颈龙类等。翼龙目虽然繁盛，但正面对鸟类竞争，在白垩纪末仅存两个科。
哺乳动物此时还只是陆地动物的一小部分。海洋里，鳐鱼，鲨鱼等硬骨鱼比较常见，硬鳞鱼被真骨鱼所代替。白垩纪早期鸟类开始分化，飞行能力及树栖能力比始祖鸟大大提高，"孔子鸟"就是白垩纪早期鸟类的代表。
孔子鸟
白垩纪末，地球上的生物经历了又一次重大灭绝，现在普遍认为是陨石撞击导致的，宇宙中一颗巨大的流星撞击地球，产生了类似核冬天效应的结果。依据是地层中铱异常，并且今天墨西哥犹加敦半岛附留有一个大坑，不过这种解释并不能肯定。撞击使得爬行动物大量消失，恐龙完全灭绝，一半以上的植物和其他陆生动物也同时消失。残存的生物主要以死亡生物的有机碎屑为食，现代鳄鱼可以食腐为生，并可长达数月不进食，幼年鳄鱼多以死亡的生物为食，这些特性可能是鳄鱼在白垩纪末能够存活的关键。
陨石撞击假说
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