Sự tuyệt chủng gần như toàn bộ các loài động vật vào cuối kỷ Permi đã cho phép nhiều dạng mới của sự sống ra đời và thích ứng được. Cụ thể, sự tuyệt chủng của các loài động vật lớn ăn cỏ và ăn thịt thuộc phân bộ Dinocephalia đã làm cho các hốc sinh thái này bị trống. Một số hốc đã được các động vật trong phân bộ Cynodontia và cận bộ Dicynodontia sống sót chiếm chỗ, nhóm cuối này sau đó cũng bị tuyệt chủng. Tuy nhiên, sự sống động vật trong đại Trung sinh chủ yếu là các loại bò sát lớn thuộc nhóm Archosauria đã xuất hiện vài triệu năm sau sự tuyệt chủng kỷ Permi như khủng long (siêu bộ Dinosauria), bò sát bay (bộ Pterosauria) và các loài bò sát sống dưới nước như thằn lằn cá (phân bộ Ichthyosauria), thằn lằn rùa cổ rắn (phân bộ Plesiosauroidea) và thằn lằn sông (họ Mosasauridae).

Các thay đổi khí hậu vào cuối kỷ Jura và Creta đã làm gia tăng thêm sự thích ứng của các loài mới. Kỷ Jura là đỉnh cao của sự đa dạng các loài trong nhóm Archosauria. Những con chim và động vật có nhau thai (cận lớp Eutheria) đầu tiên cũng đã xuất hiện. Thực vật hạt kín đã phát sinh vào đầu kỷ Creta, ban đầu ở vùng nhiệt đới, nhưng sự ổn định về nhiệt độ đã cho phép chúng loang rộng về hai cực trong cả kỷ này. Vào cuối kỷ Creta, thực vật hạt kín đã là ngành thực vật thống trị tại nhiều khu vực, mặc dù một số chứng cứ cho thấy sinh khối vẫn còn thống trị bởi tuế (ngành Cycadophyta) và dương xỉ cho đến tận sau khi diễn ra sự tuyệt chủng kỷ Creta-phân đại đệ Tam.

Một số người cho rằng côn trùng đã đa dạng hóa cùng với thực vật hạt kín do các kết quả giải phẫu học về côn trùng, đặc biệt là phần miệng của chúng, dường như cho thấy nó rất phù hợp với thực vật có hoa. Tuy nhiên, tất cả các phần chính của miệng côn trùng đã có trước khi thực vật hạt kín ra đời, và sự đa dạng của côn trùng thực tế là chậm lại khi thực vật hạt kín xuất hiện, vì thế kết cấu miệng của chúng ban đầu có lẽ là để thích nghi với các mục đích khác.

Khi nhiệt độ tại các đại dương tăng lên thì các loài động vật lớn đã phát triển mạnh thời kỳ đầu đại Trung sinh dần dần biến mất trong khi các loài động vật nhỏ hơn, bao gồm thằn lằn, rắn, và có lẽ cả tổ tiên của động vật có vú tới tận linh trưởng cũng đã bắt đầu tiến hóa. Sự kiện tuyệt chủng kỷ Creta-phân đại đệ Tam đã làm gia tăng xu hướng này. Các loài Archosauria lớn bị tuyệt chủng, trong khi chim và động vật có vú lại phát triển mạnh, giống như chúng đang có ngày nay.