Si por algo se caracteriza el periodo Mesozoico fue: por los peligrosos, los unicos, los inigualables dinosaurios.
La extinción de casi todas las especies animales al final del Pérmico permitió la radiación de numerosas formas de vida nuevas. En particular los dinosaurios, la extinción de los grandes herbívoros y los carnívoros Dinocephalia dejaron vacíos estos nichos ecológicos.
Algunos fueron ocupados por los cinodontos y dicinodontos sobrevivientes, los últimos de los cuales posteriormente se extinguieron. Sin embargo, la fauna del Mesozoico estuvo dominada por los grandes arcosaurios que aparecieron unos pocos millones de años después de la extinción masiva del Pérmico-Triásico: dinosaurios, pterosauros y los reptiles acuáticos como ictiosaurios, plesiosauro y mosasauros.
Los cambios climáticos del Mesozoico a finales del Jurásico y Cretácico proporcionaron más condiciones favorables para la radiación adaptativa de los dinosaurios. En el Jurásico se produjo la mayor diversidad de los arcosaurios, y aparecieron las primeras aves y mamíferos placentarios.