古生代晚期的大陆位置相当不明确，而科学家已能大致推算出中生代的各大陆位置。在中生代开始时，各大陆连接为一块超大陆－盘古大陆。盘古大陆后来分裂成南北两片，北方的劳亚大陆，与南方的冈瓦纳大陆。各大陆的分裂形成大西洋沿岸的被动大陆边缘，例如美国的东部海岸。
在中生代期间，各大陆逐渐移动到接近现在的位置。劳亚大陆分裂为北美和欧亚大陆，南方的冈瓦纳大陆分裂为南美、非洲、印度与马达加斯加、澳洲和南极洲，只有澳洲没有和南极洲完全分裂。印度在新生代时期与欧亚大陆碰撞、聚合，形成喜马拉雅山脉。
恐龙并非“完全灭绝”，早在侏罗纪就有一部分恐龙飞上了蓝天，身体结构发生了显着的变化，躲过了大灭绝。它们就是今天的各种鸟，鸟类是恐龙的直系后代。爬行动物也并非完全灭绝，有相当一部分爬行动物因为其体形小巧便于藏身，加上它们对环境具有极强的适应能力，从而躲过了那场浩劫，并且一直存活至今。今天，这些爬行动物仍然生活在我们的地球上。它们就是茂密丛林中的伪装高手变色龙，栖息在我们卧室墙壁、天花板上的小型蜥蜴科目——壁虎，令人胆寒的蛇和鳄鱼，还有行动迟缓的乌龟等等。
三叠纪的全球气候较为干旱，季节性变化大，尤其是盘古大陆内部；自石炭纪晚期开始，全球的气候逐渐变得干旱。这段时期的海平面低，可能助长了极端的气温。由于水的比热高，大体积的水体可以稳定气温，尤其是海洋，而邻近大规模水体的陆地气温变化较小。由于盘古大陆的内陆区域离海洋很远，这些地区的气温变化非常大，可能有广大的沙漠。大量的红层与蒸发岩，支持这个理论。
在侏罗纪时期，海平面开始上升，原因可能是海底扩张的加速。新形成的海洋地壳，使海平面上升至现今的海拔200米左右。此外，盘古大陆开始分裂，形成特提斯洋。气温逐渐上升、稳定。由于各大陆接邻海洋，沙漠缩小，大气中的湿度增加。
白垩纪的气候状况较不确定，也较多争议。大气层中的二氧化碳含量高，使热带与极区的温度梯度较为平顺，各地区的气温差异不大。平均气温高于现今约10c。在白垩纪中期，赤道地区的海洋底层温度约为20c，对于许多海洋生物可能过于温暖，邻近赤道海洋的陆地反而成为沙漠。海洋低层的氧气循环系统，可能因此缓慢、中断。因此，大量的生物有机体无法顺利分解，进而大量堆积，最终沉积成油页岩。
但是，不是所有的现存资料可以支持以上假说。即使全球的气候温暖，极区的冰帽、冰河仍最造成气温的变动；但并没有发现白垩纪有冰帽、冰河存在的证据。定量模型可能无法重建出白垩纪的平坦温度梯度。