在希臘文中，中生代意為“中間的”+“生物”。中生代介於古生代與新生代之間。由於這段時期的優勢動物是爬行動物，尤其是恐龍，因此又稱為爬行動物時代。在中生代末期，已見現代生物的雛形。
在中生代，共發生過兩次物種大滅絕事件：第一次發生在距今2.05億年前的三疊紀末期，估計有76%的物種，其中主要是海洋生物在這次滅絕中消失。這一次災難並沒有特別明顯的標誌，隻發現海平麵下降之後又上升了，出現了大麵積缺氧的海水。第二次發生在距今6500萬年前白堊紀末期，是地球史上第二大生物大滅絕事件，約75%～80%的物種滅絕。在五次大滅絕中，這一次大滅絕事件最為著名，因長達1.7億年之久的恐龍時代在此終結而聞名，海洋中的菊石類也一同消失。其最大貢獻在於消滅了地球上處於霸主地位的恐龍及其同類，並為哺乳動物及人類的最後登場提供了契機。
中生代是顯生宙的三個地質時代之一，可分為三疊紀、侏羅紀和白堊紀三個紀。中生代最早是由意大利地質學家GiovanniArduino所建立，當時名為第二紀，以相對於現代的第三紀。在希臘文中，中生代意為“中間的”+“生物”。中生代介於古生代與新生代之間。由於這段時期的優勢動物是爬行動物，尤其是恐龍，因此又稱為爬行動物時代。
中生代的年代為2.5億～6500萬年前，開始於二疊紀—三疊紀滅絕事件，滅絕了當時的90%～96%的海洋生物與70%的陸生生物，也是地質年代中最嚴重的滅絕事件，因此又稱為大滅絕（GreatDying）。結束於白堊紀—第三紀滅絕事件，可能是由猶加敦半島的希克蘇魯伯撞擊事件所造成，此次滅絕事件造成當時的50%物種消失，包含所有的非鳥類恐龍。前後橫跨1.8億年。中生代可以分為以下三個紀：
三疊紀（Triassic）：2.5億～2.05億年前
侏羅紀（Jurassic）：2.05億～1.35億年前
白堊紀（Cretaceous）：1.35億～6500萬年前
古生代晚期的大陸位置相當不明確，而科學家已能大致推算出中生代的各大陸位置。在中生代開始時，各大陸連接為一塊超大陸——盤古大陸。盤古大陸後來分裂成南北兩片，北方的勞倫古陸與南方的岡瓦納大陸。各大陸的分裂形成大西洋沿岸的被動大陸邊緣，例如美國的東部海岸。
在中生代期間，各大陸逐漸移動到接近現在的位置。勞倫古陸分裂為北美和歐亞大陸，南方的岡瓦納大陸分裂為南美、非洲、印度與馬達加斯加、澳大利亞和南極洲，隻有澳大利亞沒有和南極洲完全分裂。印度在新生代時期與歐亞大陸碰撞、聚合，形成喜馬拉雅山脈。
中生代三疊紀的全球氣候較為幹旱，季節性變化大，尤其是盤古大陸內部；自石炭紀晚期開始，全球的氣候逐漸變得幹旱。這段時期的海平麵低，可能助長了極端的氣溫。由於水的比熱容大，大體積的水體可以穩定氣溫，尤其是海洋，而鄰近大規模水體的陸地氣溫變化較小。由於盤古大陸的內陸區域離海洋很遠，這些地區的氣溫變化非常大，可能有廣大的沙漠。大量的紅層與蒸發岩（例如鹽），支持這個理論。
在侏羅紀時期，海平麵開始上升，原因可能是海底擴張的加速。新形成的海洋地殼，使海平麵上升至現今的海拔200米左右。此外，盤古大陸開始分裂，形成特提斯洋。氣溫逐漸上升、穩定。由於各大陸接鄰海洋，沙漠縮小，大氣中的濕度增加。
白堊紀的氣候狀況較不確定，也較多爭議。大氣層中的二氧化碳含量高，使熱帶與極區的溫度梯度較為平順，各地區的氣溫差異不大。平均氣溫高於現今約1O℃。在白堊紀中期，赤道地區的海洋底層溫度約為20℃，對於許多海洋生物可能過於溫暖，鄰近赤道海洋的陸地反而成為沙漠。海洋低層的氧氣循環係統，可能因此緩慢、中斷。因此，大量的生物有機體無法順利分解，進而大量堆積，最終沉積成油頁岩。
但是，不是所有的現存資料可以支持以上假說。即使全球的氣候溫暖，極區的冰帽、冰河仍可造成氣溫的變動；但目前並沒有發現白堊紀有冰帽、冰河存在的證據。定量模型可能無法重建出白堊紀的平坦溫度梯度。
在中生代時期，大氣層中的氧氣含量約12%～15%，低於現今的20%～21%。某些科學家甚至提出12%的氧氣含量，因為這是自然燃燒的最低氧氣濃度。但是一個2008年的研究，認為自然燃燒的最低氧氣含量是15%。