白垩纪是中生代中的最后一个纪，开始于1.45亿年前，结束于6600万年前，历经7900万年，是显生宙中持续时代最长的一个阶段。一般将白垩纪分为晚、早两世，位于侏罗纪之后、新生界之前。无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。
白垩纪这一名称来源于英吉利海峡两岸的白垩层，是白垩土或石灰的意思。白垩层是一种极细而纯的粉状灰岩，是生物成因的海洋沉积，主要由一种叫做颗石藻的钙质超微化石和浮游有孔虫化石构成，在英、法海峡两岸形成美丽的白色悬崖。白垩层不仅发育于欧洲，北美和澳大利亚西部也有分布。
白垩纪是中生代地球表面受淹没程度最大的时期，在此期间北半球广泛沉积了白垩层，1822年比利时学者奥马利达鲁瓦将其命名为白垩系。
白垩是石灰岩的一种类型，主要由方解石组成，颗粒均匀细小，用手可以搓碎。白垩灰岩沉积不仅出现在北半球的北欧(英国--俄罗斯)和北美(得克萨斯)地区，也出现在南半球的澳大利亚西部，尤以英国多佛白色峭壁最为着名。白垩灰岩大部分是由金黄色的单细胞颗石藻组成，由于受海平面控制，这种藻类骨骼所组成的钙质软泥沉积的海水深度一般不超过 200m。
白垩纪被视为地球历史时期温室气候的最佳范例之一，白垩纪中期的时候，温室气候达到了顶峰，当时地球上温度梯度平缓，两极地区没有永久性的极地冰盖，年平均气温超过14c，海平面比现在高出100--200m。如此温暖的环境中，在环北极地区和南极地区生长着茂盛的森林，并形成了储量可观的煤层。
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，气温高于今日4c。
白垩纪时期，大陆被海洋分开，地球变得温暖、干旱。白垩纪，最大的恐龙出现时期，许多新的恐龙种类开始出现，恐龙仍然统治着陆地，翼龙在天空中滑翔，巨大的海生爬行动物统治着浅海。最早的蛇类、蛾、蜜蜂以及许多新的小型哺乳动物也出现了。被子植物也出现于此时期。
白垩纪的气候相当暖和，海平面的变化大。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。
鸟类是脊椎动物向空中发展取得最大成功的类群。白垩纪早期鸟类开始分化，并且飞行能力及树栖能力比始祖鸟大大提高。
海洋中造礁的厚壳蛤达到极盛，一度取代珊瑚成为主要的造礁生物，使现代类型的珊瑚礁中断了将近七千万年。
哺乳动物还是比较小，只是陆地动物的一小部分。陆地的优势动物仍是主龙类爬行动物，尤其是恐龙，它们较之前一个时期更为多样化。
白垩纪恐龙种类达到极盛，这时候最着名的恐龙是霸王龙，而当时海洋中巨大凶猛的爬行动物并不亚于霸王龙，其中混龙类的上龙和海生蜥蜴类的沧龙身长可超过15米。
翼龙目繁盛于白垩纪中到晚期，但它们逐渐面对鸟类辐射适应的竞争。在白垩纪末期，翼龙目仅存两个科左右。
脊椎动物中的爬行类从晚侏罗世至早白垩世达到极盛，代表有暴龙、翼龙、青岛龙等，随后走向衰落。
白垩纪早期，以裸子植物为主的植物群落仍然繁茂，而被子植物的出现则是植物进化史中的又一次重要事件。到白垩纪晚期被子植物迅速兴盛，代替了裸子植物的优势地位，形成延续至今的被子植物群，诸如木兰、柳、枫、白杨、桦、棕榈等，遍布地表。被子植物的出现和发展，不仅是植物界的一次大变革，同时也为某些动物，提供了大量的食料，使它们得以繁育；从另一方面看，动物传播花粉与散布种子的作用，同样也助长了被子植物的繁茂和发展。
榕树、悬铃木、木兰花等大型植物开始出现。一些早期的裸子植物仍继续存在，例如松柏目。南洋杉与其他松柏繁盛并分布广泛，而本内苏铁目在白垩纪末灭亡。
早白垩世仍以裸子植物中的苏铁类、本内苏铁类、银杏类和松柏类为主，真蕨类仍然繁盛。
白垩纪末，地球上的生物经历了又一次重大的灭绝事件。
引起这次生物大规模灭绝的原因，有许多争论。有人认为是宇宙中的一颗巨大流星体撞击地球所致，其依据是在白垩系和第三系界线上粘土岩中铱元素含量异常高。
白垩纪的灭绝事件，使生物2866个属减为1502个属，灭绝率达48%。而死亡的种达75%左右，只有哺乳动物和少数的爬行动物（如蛇、龟等）得以幸免，称霸于地球的恐龙、菊石、双壳类、六射珊瑚、大型底栖有孔虫和超微浮游生物等一同趋于灭绝。
白垩纪因白垩而得名，因物种大灭绝而扬名，一个“白”字之后，是无数生命凋零后的苍凉。
哺乳动物是这次灭绝事件的最大受益者，它们度过了这场危机，并在随后的新生代占领了由恐龙等爬行动物退出的生态环境，迅速进化发展为地球上新的统治者。
恐龙本身大概不懂得“适可而止”的意思，即是到适当的程度就停下来，不要过头。但自然界无情地为他做出了选择。