侏罗纪始于2.05亿年前，拜好莱坞大片《侏罗纪公园》系列所赐，这个时期成为公众心目中最出名的恐龙时代。实际上，无论从数量还是进化程度来说，恐龙真正的全盛时期应当是白垩纪。
侏罗纪开始时的一大特征就是地质记录上陆生四足动物特别贫乏，而且从早侏罗纪一直延续到中侏罗纪，长达1500万年，直到1.8亿年前陆生动物才开始大规模出现，最出名的便是中国自贡中侏罗纪恐龙动物群。
下侏罗纪地层主要发现于英伦海峡沿岸的海洋沉积和德国南部的霍斯马登地区，而这其中发现的主要是鱼龙、蛇颈龙以及众多的海洋无脊椎动物化石。这与当时地质变化有很大关系，三叠纪与侏罗纪之交时，保持了上千万年之久的盘古大陆开始分裂，海洋乘虚而入：地球上重新出现数不清的浅海（水深小于500米的海区）、海沟和海峡，这为海生爬行动物的扩张提供了便利，以前远隔万里的动物现在可以通过这些水路“捷径”探索全新的地域，可以毫不夸张地说，侏罗纪实际上是海生爬行动物最强大的时期。
鱼龙类此时虽然数量仍不少，但已经无法占据海洋顶级食肉动物的宝座，它们更多地扮演起中小型猎手的角色，同时继续往鱼形化、高速化方向演变：它们的脊椎已经丧失咬合的关节，简化成带髓突的扁平碟状体；肋骨向外扩张，包围着横切面呈椭圆形的躯体；脊椎末端陡然下弯，伸入肉质尾鳍的下叶，呈现倒歪尾形；四肢骨骼缩短，多个骨骼挤在一起，并大大增加其长度和宽度。
早侏罗纪的鱼龙类以鱼龙为代表，它们成群结队在深海区活动，以追逐大鱼群为生。不幸的是，鱼龙类的生存之战在中侏罗纪再度受挫，它们神秘地从化石记录中消失达1000万年之久，此间到底发生了什么变故我们至今没有掌握线索。与之形成鲜明对照的是蛇颈龙类的一路高歌凯进……
侏罗纪的蛇颈龙类从一开始就花开两朵，一支向颈部变长的方向进化，而另一支则进化成颈部缩短、头部极度变大的生物，称为上龙类。早侏罗纪的蛇颈龙和上龙无论从夕卜观还是骨骼上来说差别尚不算明显，上龙类体形更大一些（彪龙有7米多长），而同时期的蛇颈龙仅为3米长。中侏罗纪时，这两个兄弟族类开始分道扬镳：蛇颈龙类的脖子越来越长，上龙类则成为血盆大口的怪物并开始成为海洋统治者。
晚侏罗纪开始后不久，鱼龙类又如同变戏法一般重新在地质记录里出现了，这就是我们所熟悉的大眼鱼龙（也译成蛇嘴龙），它们以直径达22厘米的大眼球闻名于世。但大眼鱼龙此时已经无法享受祖先曾经一统沧海时的待遇，它们需要随时躲避一群可怕的猎食兽，一群可以称为空前绝后的杀手一一大型上龙类，它有好几个品种都是身长十余米的巨兽。
其中，1.5亿年前出现的滑齿龙更是达到了惊人的15米，尽管科学界对滑齿龙的真实长度还有较大争议，但是上龙在晚侏罗纪成为海洋霸主的事实是无可争议的，它们是有史以来地球上最巨大的食肉动物之一。