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侏羅紀（約2億年前——1.46億年前）是裸子植物的極盛期。

無脊椎動物以菊石、雙殼類、箭石、腹足類、葉肢介、介形蟲、六射珊瑚、棘皮動物的海膽為主。

軟骨硬鱗魚類在侏羅紀已開始衰退，被全骨魚代替。

三疊紀晚期出現的一部分最原始的哺乳動物，經過侏羅紀早期的多樣性發展，發展出許多新的門類。其中以多瘤齒獸類為主要的植食性哺乳動物；侏羅紀中期出現的古獸類是有袋類和有胎盤哺乳動物的祖先。

但是在肉食性恐龍的威脅下，大多數哺乳動物在侏羅紀晚期已瀕于絕滅，所有的大型動物都被肉食性恐龍淘汰了。當時君臨陸地的大小恐龍占據了絕大部分的生態位。

侏羅紀晚期出現了最早的有胎盤哺乳動物，這些動物屬于食蟲目。食蟲動物體型多如小鼠或小型大鼠，主要以昆蟲、其他節肢動物和蚯蚓維生。食肉目、翼手目、嚙齒目都是由早期的食蟲目分化出來的。食蟲目包括猬、金鼴、鼴鼠、鼩鼱、刺毛鼩猬、毛猬、古巴鼩和馬達加斯加猬，現代的刺猬是它們的后裔。

習慣夜間生活的哺乳動物（晝間生活的都已經被淘汰），避開了白日恐龍的襲擊，適應夜間生活的溫血體質（冷血動物夜間會凍死），能夠躲在地下洞穴中的老鼠般大小的身體（大的哺乳動物已經送到了恐龍的嘴里），且食量很小（食量多的進食時間太長，以致需要在洞外活動更長時間，增加了遇到敵人的危險），可以很快填飽肚子。這些特點使得其在侏羅紀和白堊紀的漫長時間中發展了龐大的數量，以致能夠有少部分逃過白堊紀末期恐龍滅絕的災難。

恐龍的另一類型——蜥臀類在侏羅紀有兩類最為繁盛：一類是食肉的恐龍，另一類是笨重的植食恐龍。

海生的爬行類中主要是魚龍及蛇頸龍，它們成為海洋環境中不可忽視的成員。

恐龍成為陸地的統治者。鳥臀類恐龍除一些早期類群外，都是四足行走，并且全都是吃植物的。由于鳥臀類恐龍性情溫和，不具進攻性因而往往成為肉食性恐龍的果腹之物。

劍龍類，四足行走背部具有直立的骨板，尾部有骨質刺棒兩對。

甲龍類的恐龍體形低矮粗壯，全身披有骨質甲板，以植物為食。

角龍類，是四足行走的素食恐龍。頭骨后部擴大成頸盾。

腫頭龍類主要特點是頭骨腫厚，颥孔封閉，骨盤中恥骨被坐骨排擠，不參與組成腰帶。

獸腳亞目特征：肉食性，兩足行走，趾端長有銳利的爪子，嘴里長著匕首或小刀一樣的利齒，牙齒前后緣常有鋸齒。暴龍是其著名代表。