中生代の陸上が恐竜で代表されるように、中生代の海を代表する生物はアンモナイトです。古生代ペルム紀末に起こった生物の大量絶滅によって、古生代に栄えた無脊椎動物の多くの種類が絶滅して中生代型の種に入れ替わり、種の多様性が増加しましたが、なかでもアンモナイト類の発展はいちじるしく、三畳紀にはセラタイト目のアンモナイトが、三畳紀の後半からはアンモナイト目のアンモナイトが栄えました。

アンモナイト以外でも、二枚貝や巻貝などの軟体動物、ウニのなかま、そして脊椎動物では硬骨魚類が中生代から発展して、現在の大繁栄に続いています。

日本では、三畳紀、ジュラ紀の大型化石を含む地層は少ないのですが、白亜紀には北海道の蝦夷層群や、大阪府南部から淡路島、四国にかけて見られる和泉層群、四国や和歌山県の外和泉層群などの地層が広く分布していて、アンモナイト化石をはじめとするたくさんの化石が見つかり、研究が進められてきました。