Gezegenin ilk memelilerinden bazılarında, çağdaş kunduza benzer erken bir suda yaşayan memeli olan castorocauda ve hem sürüngen hem de memeli özelliklerinin garip bir karışımı ile karakterize edilen bir yaratık olan morganokon dahil Mesozoik kökenleri vardır. About.com'a göre, Mesozoyik Dönemi'nde küçük memelilerin ortaya çıktığı ve dinozorların yüce hüküm sürdüğü bir zaman dilimi boyunca gezegen üzerinde yürüyen ve koşturan çeşitli hayvanlar vardı.
Belki de dönemin en önemli hayvanları dinozorlardı. En küçük dinozorlar, Triyas Dönemi'nde Mesozoyik Çağı başında, ardından Jura Dönemi'nde devasa dinozorlar ortaya çıktı. Sonunda, Mesozoik Çağın sonunu belirleyen Kretase Dönemi'nin sonunda dinozorların soyu tükendi. 180 milyon yıllık Mesozoyik Çağı boyunca küçük sürüngenler ve kuşlar da vardı.
