白垩纪的气候相当暖和,海平面的变化大。陆地生存着恐龙,海洋生存着海生爬行动物、菊石、以及厚壳蛤。新的哺乳类、鸟类出现,开花植物也首次出现。白垩纪-第三纪灭绝事件是地质年代中最严重的大规模灭绝事件之一,包含非鸟类恐龙在内的大部分物种灭亡。
白垩纪这一时期形成的地层叫“白垩系”,缩写记为K,是德文的白垩纪(Kreidezeit)缩写。
白垩纪时期的大气层氧气含量是现今的150%,二氧化碳含量是工业时代前的6倍,气温则是高于今日约摄氏4°C。