Мезозойская биосфера (230—67 млн. лет) также характеризуется спецификой биогеохимического развития в зависимости от палеогеографических условий отдельных периодов и веков. В целом в течение мезозоя преобладают тропические и субтропические условия, в некоторых местах они напоминают современные аридные; получают дальнейшее развитие флора и фауна. В триасе, например, появляются первые млекопитающие, развиваются пресмыкающиеся. В конце мелового периода происходит обеднение состава голосемянных за счет более широкого развития покрытосемянных. Усиливается дифференциация ландшафтов влажных тропических и субтропических лесов, ксерофильного редколесья и саванн и др. В океанических условиях широко развиваются пелагические фораминиферы и кокколитофориды, наложившие отпечаток на среду подводной биосферы и осадочные процессы. С меловым периодом Р. В. Фейрбридж связывает пятую биогеохимическую революцию, представляющую собой, по его словам, «великое биогеохимическое событие, происшедшее около 1,0±0,2-108 лет назад». Кокколитофориды и пелагические форами-ниферы являются основными компонентами меловых отложений, известных во многих странах. Они служили источником крупных накоплений карбонатных пород.
Указанным, вероятно, определяются и главные геохимические и биогеохимические процессы, протекавшие на суше и в океанической гидросфере, абиотический и биотический круговорот элементов в экосистемах.