Начало 142 млн. лет назад, продолжительность 77 млн. лет.

Подразделяют на 2 отдела: нижний, состоящий из 6 ярусов, и верхний – из 5 ярусов.

В меловой период происходило широкое развитие (в конце периода – массовое вымирание) многих видов микроорганизмов, беспозвоночных, аммонитов и белемнитов, крупных пресмыкающихся; распространились зубастые птицы, первые плацентарные млекопитающие, костистые рыбы, крупные рептилии: ихтиозавры, плезиозавры и другие морские ящеры. Из растений типичны папоротники и голосеменные, появились покрытосеменные (цветковые). Осадки меловой системы отлагались в мелководном морском бассейне.

В позднемеловой период субмеридиональная ориентация бассейна сменилась на субширотную. В конце периода морской водоем исчез, и на 40–50 млн. лет установился континентальный режим.

На территории РТ отложения мелового периода распространены на крайнем Юго-западе (Дрожжановский, часть Буинского и Тетюшского районов). Преобладают синевато-серые и почти черные глинистые породы, обогащенные гипсом, пиритом и сидеритом, реже встречаются глауконитовые пески и алевролиты, кремнеземистые и мелоподобные мергели, цеолитсодержащие и кремнистые породы.

В отложениях нижнего мела встречаются фосфоритовые конгломераты (с желваками до 10–12 см в поперечнике), залегающие в горизонтах глауконитовых песков, песчаников и алевролитов. Песчано-глинистые слои содержат следы морской фауны (аммониты, хвостовая часть белемнитов – так называемый чертов палец, двустворчатые моллюски и другие). Верхний мел представлен кремнисто-карбонатными и карбонатно-кремнистыми породами.

В меловых отложениях на территории РТ выявлены полезные ископаемые: фосфориты, глауконитовые пески, цеолитсодержащие и карбонатные породы, керамзитовые глины. В Дрожжановском районе в отложениях верхнего  мела разведано Татарско-Безднинское месторождение известняков и Татарско-Шатрашанское месторождение цеолитсодержащих пород.