A Era Mesozóica (meso=meio e zóico=vida) é marcada pelo surgimento dos dinossauros e compreende o período entre aproximadamente 250 a 65 milhões de anos atrás.
Ela se divide em três períodos, do mais antigo para o mais recente: Triássico, Jurássico e Cretáceo.

Seu início é marcado por uma grande extinção em massa de causas desconhecidas e pela formação e fragmentação da Pangea. O aprimoramento e extinção dos dinossauros também é um fato marcante desta era chamada de ?era dos dinossauros?, porque foi quando eles mais se desenvolveram.

É nessa Era também que surgem as primeiras plantas com flores e as primeiras aves.

O primeiro Período do Mesozóico foi o Triássico que se estendeu de 250 a 205 milhões de anos atrás. Nesse Período todos os continentes estavam agrupados no super continente chamado Pangea. A Pangea era circundada por um oceano chamado Phantalassa, que corresponde ao atual oceano Pacífico e por um mar á leste chamado de Tethys. No final do Triássico são encontrados os primeiros fósseis de mamíferos, e em terra, aparecem diversos grupos de répteis, inclusive voadores, muito embora, a fauna desse período não seja tão diversificada quanto a do anterior uma vez que houve uma grande extinção em massa no início do Triássico.

No Período Jurássico, de 205 a 142 milhões de anos atrás, o nível do mar se eleva invadindo os continentes. Devido a esse fenômeno são formados os mares intracontinentais (como o Mar Morto). Nesse Período a fauna volta a alcançar um nível de diversidade bastante elevado, embora não tanto quanto no Permiano (Era Paleozóica). Surgem os marsupiais, e praticamente todos os peixes, anfíbios e aves modernas já estavam presentes. É, também, o período conhecido como a 'Era dos Dinossauros' devido à predominância destes répteis tanto na água, quanto no ar e na terra. Quanto à flora as coníferas já eram bastante abundantes, assim como as gimnospermas. Começam a surgir, também, as angiospermas. É nesse Período que se inicia a separação da Pangea que duraria 100 milhões de anos e, é no Jurássico também, que começam a se formar as reservas de petróleo.

O último Período da Era Mesozóica é o Cretáceo que se estende de 135 a 65 milhões de anos. Seu final é marcado por uma nova extinção em massa que, segundo alguns cientistas, se deveu ao impacto de um grande meteoro que teria causado uma drástica mudança no clima extinguindo os dinossauros. Foi nesse período também que se deu a separação da América do Sul e da África e ainda não existia ligação entre a América do Norte e do Sul.