Los últimos tiempos de la era Mesozoica se conocen con el nombre de Cretácico. Durante este periodo aparecen muchos de los linajes dominantes de animales y plantas que han llegado hasta nuestros días. Gran parte de los vertebrados tetrápodos cretácicos eran reptiles, que dominaban los ambientes acuáticos (plesiosaurios, ictiosaurios y mosasaurios), terrestres (dinosaurios no avianos, como los famosos Tyrannosaurus y Triceratops) y aéreos (pterosaurios y dinosaurios avianos). Los dinosaurios avianos, comúnmente llamados aves, se incluyen dentro del linaje de los dinosaurios carnívoros (terópodos) y poseen determinados rasgos característicos, como la presencia de plumas y alas, que ya estaban presentes en géneros ancestrales, como el famoso Velociraptor.

Todos los reptiles acuáticos y aéreos antes mencionados, y la mayoría de los dinosaurios, excepto las aves, desaparecieron en un gran acontecimiento que cambió radicalmente el curso de la historia de la vida. Este complejo y trascendental fenómeno se conoce como extinción finicretácica, y tuvo lugar hace unos 66 millones de años. Se postulan tres hipótesis para explicar esta gran extinción: el impacto de un gran meteorito, grandes erupciones volcánicas y un descenso generalizado del nivel de océanos y mares. Las tres hipótesis están bien sustentadas con evidencia del registro fósil y geológico.