Начало 251 млн. лет назад, продолжительность 186 млн. лет.

Подразделяется на триасовую, юрскую систему (период) и меловую систему (период).

В мезозое отмечались интенсивные проявления складчатости, горообразования, вулканической деятельности, частые колебания уровня моря и климатические изменения. Материки получили новые очертания и размеры, началось формирование Тихого, Атлантического, Индийского, Арктического и Южного океанов.

Характерно господство крупных пресмыкающихся (динозавры, ихтиозавры, птерозавры и другие), достигавших длины 25 м и более. Появились многочисленные насекомые, первые настоящие птицы, млекопитающие. Среди морских беспозвоночных преобладали аммониты и белемниты (их окаменелые остатки встречаются в осыпях на берегу Волги на Юго-Западе РТ), вымершие, как и динозавры, к концу эры. Происходило обновление флоры, на смену хвощовым и папоротниковым пришли хвойные и лиственные растения, появились травы, цветы.

В пределах территории РТ в мезозойскую эру продолжался континентальный период (длительностью около 80 млн. лет), начавшийся в конце палеозойской эры, поэтому здесь отсутствуют отложения триасового и большая часть юрского периодов. Только в середине юрского периода в южную часть Поволжья вторглось море (охватило и юго-западную часть территории РТ), существовавшее и в меловой период.

В конце мезозойской эратемы морской водоем исчез, и наступил новый континентальный период.

На территории РТ с отложениями мезозойской эратемысвязаны залежи цеолитсодержащих, кремнисто-карбонатных, глинистых пород, горючих сланцев, фосфоритов и других, проявления писчего мела.