顕生代
白亜紀は約1億4500万年前から約6500万年前までの時代。白亜紀は上記「オントンジャワ海台」のようにマントル深部からの火山活動が非常に活発であり、ジュラ紀に引き続き大量の二酸化炭素が大気中に供給された。ジュラ紀中期の大気中の二酸化炭素濃度は現在の数倍から10倍程度であった。その結果白亜紀の前期から中期はジュラ紀に引き続いて非常に温暖な気候(北半球の中緯度で現在よりも7-8°C高い) であった。更に白亜紀中期の海洋深層水の温度も17°Cと推定されており、現在の約2°Cよりかなり高かった。氷床の無い温暖な気候下では海水準が上昇するが、更に白亜紀において活発なマントル活動による影響で海洋底の岩盤が厚くなった結果、海洋底の深さが通常より浅くなってしまい、海水準が約200m上昇した。これは世界的な海進となって陸地の平野面積を減少させた。しかし白亜紀後期には気温は徐々に低下していった。
ジュラ紀中期までは、地続きであった北米とアフリカから同じ恐竜が見つかるなど陸上生物は比較的均一であったが、パンゲア大陸の分裂と海進によって陸地が分断されたため、白亜紀の陸上脊椎動物の多様性は著しく増加した。ジュラ紀に大いに繁栄した大型竜脚類は広い平原に適応した種であったが、白亜紀には大陸の分断と海進により平野面積が縮小した結果、全体的に見れば生息地が減って小型化し種の数も個体数も減少した(例アルゼンチン産アマルガサウルス全長9m)。肉食の獣脚類は大型のものと小型のものの両方が分化して行った。
新第三紀は約2300万年前に始まったが、次の第四紀との境界は議論が多く、現在のところ約258万8千年前までとされている。新第三紀には中新世と鮮新世がふくまれる。古第三紀に隆起し始めたアルプス山脈やヒマラヤ山脈が新第三紀には高山となった。特に雨量の多いヒマラヤ山脈では激しい浸食が起こって大量のカルシウム塩が海に供給され、このカルシウム塩が効果的に二酸化炭素を吸収したため大気中の二酸化炭素量が史上最低のレベルまで低下した。前時代の漸新世に南極に氷床ができたが、約1200万年前から更に寒冷化が進行し約350万年前には北半球にも氷冠が形成された。
新第三紀の前半の中新世には、現代の哺乳類のほぼすべてのグループが出現した。また種の数や個体数も現在よりも多かったとみなされている。海中ではクジラ類からイルカ類が生まれ、樹上生活の真猿類の中から類人猿が現れた。偶蹄類の適応放散が進みイノシシ、ラクダ、シカ、ウシ、キリンがオーストラリアと南アメリカを除く世界中に広がった。長鼻類のマストドンも現在のゾウの分布よりはるかに広い範囲に生息した。食肉類はイヌ、ネコ、イタチ、クマがそろった他、アシカ、アザラシ、セイウチなどが生まれた。