120.000.000 jaar geleden begon er een nieuwe fase van het reptielentijdperk. De grote gebeurtenis van deze periode was de evolutie en ondergang van de dinosaurussen. Het landdierleven bereikte wat formaat betreft het hoogtepunt van zijn ontwikkeling, en was tegen het einde van deze tijd praktisch van de aardbodem verdwenen. De dinosaurussen ontwikkelden zich in alle afmetingen, variërend van een soort die nog geen zestig centimeter lang was, tot de kolossale, niet-vleesetende dinosaurussen die ruim tweeëntwintig meter lang waren en in omvang sindsdien door geen enkel levend schepsel zijn geëvenaard.
De grootste dinosaurussen hadden hun oorsprong in het westen van Noord-Amerika. Deze reusachtige reptielen liggen overal begraven in de streken van de Rocky Mountains, langs de gehele Atlantische kust van Noord-Amerika, in West-Europa, Zuid-Afrika en India, maar niet in Australië.
Deze kolossale schepselen werden minder actief en minder sterk naarmate ze groter werden; ze hadden echter zulke enorme hoeveelheden voedsel nodig en stroopten het land dermate af, dat ze letterlijk verhongerden en uitstierven—de intelligentie om het hoofd te bieden aan de situatie ontbrak hun.
Tegen deze tijd was het merendeel van oostelijk Noord-Amerika, dat lang hoog had gelegen, omlaag gezakt en in de Atlantische Oceaan gespoeld, zodat de kust verscheidene honderden kilometers verder naar binnen lag dan nu. Het westelijke deel van het continent lag nog boven water, maar zelfs deze streken werden later overstroomd door zowel de noordelijke zee als de Grote Oceaan, die reikte tot aan het gebied van de Black Hills in Dakota.
Dit was een zoetwatertijd die werd gekenmerkt door vele binnenmeren, zoals wordt aangetoond door de overvloed van zoetwaterfossielen in de zogeheten Morrison-beddingen van Colorado, Montana en Wyoming. De dikte van deze gecombineerde zout- en zoetwater afzettingen varieert van 600 tot 1500 meter, maar er bevindt zich zeer weinig kalksteen in deze lagen.
Dezelfde poolzee die zich zo ver over Noord-Amerika had uitgestrekt, bedekte tevens geheel Zuid-Amerika, behalve het Andesgebergte dat spoedig opdook. Het grootste deel van China en Rusland kwam onder water te staan, maar de waterinvasie was het grootst in Europa. Gedurende deze overstroming vond in Zuid-Duitsland de afzetting plaats van de lagen van het prachtige lithografische gesteente, waarin bijvoorbeeld fossielen zoals de teerste vleugels van insecten uit oude tijden zo goed bewaard zijn gebleven, dat het lijkt alsof ze gisteren nog leefden.
De flora van deze tijd leek veel op die van de voorgaande periode. De varens bleven bestaan, terwijl de coniferen en pijnbomen steeds meer op de huidige variëteiten gingen lijken. Langs de noordelijke kusten van de Middellandse Zee werd nog steeds wat steenkool gevormd.
Door de terugkeer van de zeeën verbeterde het weer. Koralen verspreidden zich tot in de Europese wateren, waaruit blijkt dat het klimaat nog mild en gelijkmatig was, maar ze verschenen nooit meer in de langzaam afkoelende poolzeeën. Het zeeleven van deze tijden verbeterde en ontwikkelde zich sterk, vooral in de wateren van Europa. Zowel koralen als zeeëgels verschenen tijdelijk in grotere aantallen dan tot nu toe, maar de ongewervelde levensvormen in de oceanen werden beheerst door de ammonieten, waarvan de gemiddelde afmetingen varieerden van zeven tot tien centimeter, hoewel één soort een diameter van twee en een halve meter bereikte. Sponsen waren er overal, en zowel de inktvissen als de oesters ontwikkelden zich verder.
110.000.000 jaar geleden ontplooiden de mogelijkheden van het zeeleven zich nog steeds verder. De zeeëgel was een van de markante mutaties van dit tijdvak. De krabben, zeekreeften en de huidige schaaldiersoorten kwamen tot volle ontwikkeling. Er vonden opvallende veranderingen plaats in de familie der vissen, waarbij een steurachtige vis als eerste op het toneel verscheen, maar de woeste zeeslangen, nakomelingen van de landreptielen, maakten alle zeeën nog onveilig en bedreigden de gehele familie der vissen met de ondergang.
Dit tijdperk bleef bij uitstek dat der dinosaurussen. Deze stroopten het land dermate af, dat twee soorten gedurende de voorafgaande periode, toen de zeeën oprukten, naar het water waren uitgeweken om voedsel te vinden. Deze zeeslangen vormen een stap terug in de evolutie. Terwijl sommige nieuwe soorten zich verder ontwikkelen, blijven bepaalde stammen stationair, en vallen andere terug, waarbij ze tot een vorig stadium terugkeren. Dit nu gebeurde toen deze twee reptielsoorten het land de rug toe keerden.
Na verloop van tijd kregen de zeeslangen zulke afmetingen, dat ze zeer traag werden en ten slotte uitstierven omdat hun hersenen niet groot genoeg waren om hun kolossale lichamen te beschermen. Hun hersenen wogen nog geen vijftig gram, ondanks het feit dat deze enorme vishagedissen soms wel vijftien meter lang werden en de meeste langer dan tien meter waren. De zeekrokodillen waren ook een terugval van het landtype der reptielen, maar anders dan de zeeslangen keerden deze dieren altijd naar het land terug om hun eieren te leggen.
Spoedig nadat twee soorten dinosaurussen naar het water waren uitgeweken in een vergeefse poging tot zelfbehoud, werden twee andere typen door de bittere wedijver van het leven op het land de lucht in gedreven. Deze vliegende pterosaurussen waren echter niet de voorouders van de echte vogels uit latere tijden. Ze ontwikkelden zich uit de springende dinosaurussen met hol gebeente, en hun vleugels, die een spanwijdte hadden van zes tot zeven en een halve meter, waren gevormd zoals die van vleermuizen. Deze oude vliegende reptielen werden uiteindelijk drie meter lang, en hadden scheidbare kaken die sterk leken op die van de huidige slangen. Een tijd lang leken deze vliegende reptielen een succes, maar zij slaagden er niet in zich zo te ontwikkelen dat ze als luchtvaarders konden overleven. Zij vertegenwoordigen de niet-overlevende takken van de voorlopers der vogels.
Gedurende deze periode namen de schildpadden, die het eerst in Noord-Amerika verschenen, in aantal toe. Hun voorlopers waren via de noordelijke landbrug uit Azië gekomen.
Honderd miljoen jaar geleden liep het tijdperk der reptielen ten einde. De dinosaurussen hadden wel een enorme omvang, maar het waren bijna hersenloze dieren die niet intelligent genoeg waren om voldoende voedsel te vinden voor hun enorme lichamen. En zo gingen deze trage landreptielen in steeds grotere aantallen ten onder. Van nu af aan zal de evolutie de groei van de hersenen volgen en niet de lichaamsomvang, en zal ieder volgend tijdperk van dierlijke evolutie en planetaire vooruitgang door de ontwikkeling van hersenen gekenmerkt worden.
Deze periode, die het hoogtepunt en het begin van het verval van de reptielen omvat, duurde bijna vijfentwintig miljoen jaar en staat bekend als het Jura.