В верхнемеловой период море залило обширные площади северных материков. Под водой находились Западная Сибирь и Восточная Европа, бóльшая часть Канады и Аравия. Накопляются мощные толщи мела, песков, мергелей.

В конце мелового периода вновь активизируются горообразовательные процессы, в результате которых сформировались горные хребты Сибири, Анды, Кордильеры и горные хребты Монголии.

Изменился климат. В высоких широтах на севере в меловой период уже была настоящая зима со снегом. В границах современной умеренной зоны часть пород деревьев (орех, ясень, бук) ничем не отличались от современных. Листья этих деревьев опадали на зиму. Однако, как и прежде, климат в целом был гораздо теплее современного. Все еще были распространены папоротники, саговники, гинкговые, беннетиты, хвойные, в частности секвойи, тисы, сосны, кипарисы, ели.

В середине мелового периода буйно развиваются цветковые растения. В то же время они вытесняют представителей древнейшей флоры — споровые и голосеменные растения. Считается, что цветковые растения возникли и развились в северных районах, впоследствии они расселились по всей планете. Цветковые растения намного моложе хвойных, известных нам еще с карбонового периода. Густые леса из гигантских древовидных папоротников и хвощей не имели цветков. Они неплохо приспособились к условиям жизни того времени. Однако постепенно влажный воздух первичных лесов делался все более сухим. Дождей выпадало совсем мало, невыносимо жгло солнце. Высыхала почва в районах первичных болот. На южных материках возникли пустыни. Растения переместились в районы с более прохладным и влажным климатом севера. А затем снова пошли дожди, насыщавшие влажную почву. Климат древней Европы стал тропическим, на ее территории возникли леса, подобные современным джунглям. Вновь отступает море, и растения, населявшие побережье во влажном климате, оказались в более сухом климате. Многие из них погибли, но некоторые приспособились к новым условиям жизни, образовав плоды, защищавшие семена от высыхания. Потомки подобных растений постепенно заселили всю планету.

Почва также претерпевала изменения. Ил, остатки растений и животных обогащали ее питательными веществами.

В первичных лесах пыльца растений разносилась лишь ветром и водой. Однако появились первые растения, пыльцой которых питались насекомые. Часть пыльцы приставала к крыльям и ногам насекомых, и они переносили ее с цветка на цветок, опыляя растения. У опыленных растений семена созревали. Растения же, на которых не побывали насекомые, не размножались. Поэтому распространялись только растения с душистыми цветками разнообразнейших форм и красок.

С появлением цветков изменились и насекомые. Среди них появляются насекомые, которые вообще не могут жить без цветков: бабочки, пчелы. Из опыленных цветков развивались плоды с семенами. Птицы и млекопитающие поедали эти плоды и разносили семена на большие расстояния, распространяя растения на новые участки материков. Появилось много травянистых растений, заселивших степи и луга. Листья деревьев осенью осыпались, а в летнюю жару свертывались.

Растения распространились по Гренландии и островам Северного Ледовитого океана, где было относительно тепло. В конце мелового периода с похолоданием климата появилось много холодостойких растений: ива, тополь, береза, дуб, калина, свойственные и флоре нашего времени.

С развитием цветковых растений к концу мелового периода вымерли беннетиты, значительно уменьшилось количество саговников, гинкговых, папоротников. Наряду с изменением растительности изменялась и фауна.

Значительно распространились фораминиферы, раковины которых образовали мощные отложения мела. Появляются первые нуммулиты. Кораллы образовывали рифы.

Аммониты меловых морей имели раковины своеобразной формы. Если у всех существовавших до мелового периода аммонитов раковины завертывались в одной плоскости, то у меловых аммонитов были вытянутые раковины, согнутые в виде колена, встречались шарообразные и прямые. Поверхность раковин была покрыта шипами.

По мнению одних исследователей, причудливые формы меловых аммонитов являются признаком старения всей группы. Хотя некоторые представители аммонитов еще продолжали размножаться с большой скоростью, их жизненная энергия в меловой период почти иссякла.

По мнению других ученых, аммонитов истребили многочисленные рыбы, ракообразные, рептилии, млекопитающие, а диковинные формы меловых аммонитов являются не признаком старения, а означают попытку каким-то образом уберечься от прекрасных пловцов, каковыми к тому времени стали костистые рыбы и акулы.

Исчезновению аммонитов способствовало также резкое изменение физико-географических условий в меловом периоде.

Белемниты, появившиеся намного позднее аммонитов, в меловой период также полностью вымирают. Среди двустворчатых моллюсков были животные, разные по форме и величине, замыкавшие створки с помощью зубчиков и ямок. У устриц и других моллюсков, прикреплявшихся к морскому дну, створки становятся разными. Нижняя створка имела вид глубокой чаши, а верхняя — крышки. У рудистов нижняя створка превратилась в большой толстостенный бокал, внутри которого осталась лишь маленькая камера для самого моллюска. Круглая, похожая на крышку верхняя створка охватывала нижнюю прочными зубами, с помощью которых она могла подниматься и опускаться. Обитали рудисты главным образом в южных морях.

Кроме двустворчатых моллюсков, раковины которых состояли из трех слоев (наружного рогового, призматического и перламутрового), были моллюски с раковинами, имевшими только призматический слой. Это моллюски рода иноцерамус, широко расселившиеся в морях мелового периода, — животные, достигавшие одного метра в диаметре.

В меловой период появляется много новых видов брюхоногих моллюсков. Среди морских ежей особенно возрастает количество неправильных сердцевидных форм. А среди морских лилий появляются разновидности, не имеющие стебля и свободно плавающие в воде с помощью длинных перистых «рук».

Большие изменения произошли и среди рыб. В морях мелового периода постепенно вымирают ганоидные рыбы. Увеличивается количество костистых рыб (многие из них существуют и в наше время). Акулы постепенно приобретают современный вид.

В море еще жили многочисленные пресмыкающиеся. Потомки вымерших в начале мелового периода ихтиозавров достигали 20 м в длину и имели по две пары коротких ластов.

Появляются новые формы плезиозавров и плиозавры. Они жили в открытом море. Крокодилы и черепахи населяли пресноводные и соленоводные бассейны. На территории современной Европы обитали большие ящерицы с длинными шипами на спине и огромные питоны.

Из наземных пресмыкающихся для мелового периода особенно характерными были траходоны и рогатые ящеры. Траходоны могли передвигаться как на двух, так и на четырех ногах. Между пальцами у них имелись перепонки, помогавшие им плавать. Челюсти траходонов напоминали утиный клюв. На них было до двух тысяч мелких зубов.

У трицератопсов были три рога на голове и огромный костяной щит, надежно защищавший животных от хищников. Жили они преимущественно в сухих местах. Питались растительностью.

Стиракозавры имели носовые выросты — рога и шесть роговых шипов на заднем крае костяного щита. Их головы достигали двух метров в длину. Шипы и рога делали стиракозавров опасными для многих хищников.

Самым страшным хищным ящером был тиранозавр. Он достигал в длину 14 м. Его череп, длиной более метра, имел большие острые зубы. Передвигался тиранозавр на мощных задних ногах, опираясь на толстый хвост. Его передние ноги были маленькими и слабыми. От тиранозавров остались окаменелые следы, длиной 80 см. Шаг тиранозавра составлял 4 м.