Меловые отложения в Казахстане широко развиты в западной части страны – это морские осадки Палеокаспийского моря занимавшего площадь всего Западного Казахстана и имевшего связь через проливы с океаном Тетис на юге и с Западно-Сибирским морем на севере. В водах Палеокаспия были обильны фораминиферы и планктонные золотистые микроводоросли – кокколитофориды, чьи скелеты, в огромных количествах осаждаясь на дно, формировали меловые отложения. В Палеокаспии, как и в предыдущих периодах мезозоя, доминировали аммониты, белемниты, двустворчатые и брюхоногие моллюски, а также испытавшие бурный расцвет морские ежи. Оставались широко распространенными брахиоподы, губки, мшанки. Шестилучевые кораллы стали рифообразующими. Среди морских позвоночных обитали многочисленные акулы, плезиозавры и мозазавры.
На суше переживали расцвет динозавры. Были многочисленны птеродактили. Появились змеи и новые (настоящие) птицы. Млекопитающие, известные с триаса, продолжали оставаться немногочисленными и небольших размеров. Особенно много было насекомых, которые сильно изменились в связи с переменами в царстве растений.
Из голосеменных растений сначала преобладали беннеттитовые, цикадовые, гингковые и папоротниковые. В барремский век (ранний мел) получили массовое распространение покрытосеменные (цветковые) растения и в сеноманском веке (поздний мел), они оттесняют голосеменную растительность. Состав первых лесов покрытосеменных был разнообразен – дуб, бук, ива, платан, магнолия, фикус и другие деревья. Возросло разнообразие трав.
В мире увеличилось разнообразие биогеографических провинций. Климат Казахстана в этот период - субтропический, в конце периода - периодически засушливый.
Резкое и крупное вымирание животных и растений произошло на рубеже мелового и палеогенового периодов. Исчезли аммониты, белемниты, динозавры и многие другие. Кроме того, вымерло большинство кокколитофорид и планктонных фораминифер, половина семейств радиолярий (класс простейших типа саркодовых), три четверти семейств брахиопод, около половины семейств лишились двустворчатые и брюхоногие моллюски, морские ежи и морские лилии. На Земле вымерло более 100 семейств морских беспозвоночных и примерно столько же семейств наземных животных и растений. Большинство палеонтологов считают причиной вымирания изменение климата и усиленный вулканизм.
Однако вымирание животных и растений было не столь резким как обычно представляется. Например, динозавры вымирали весь поздний мел большей частью из-за хищных млекопитающих поедавших их яйца. Исчезновение видов не компенсировалось появлением новых видов. Накануне палеогена осталось около десятка видов динозавров, которые к тому времени вымирали скорее из-за похолодания и осушения морских шельфов, что привело к установлению резкоконтинентального климата с резкими перепадами температуры. Удар астероида, которому приписывается основная вина за гибель флоры и фауны, был лишь финальным эпизодом глобального изменения в мире животных и растений. Об ограниченности роли астероидной катастрофы в глобальном изменении земного климата свидетельствует, в частности, отсутствие повышенной приуроченности останков динозавров к иридиевому слою, разграничивающему мел и палеоген и образованному при ударе астероида.

Местонахождения Талдысай (Западная Бетпакдала) и Шах-Шах (Кзыл-Ординская область) богаты позднемеловой палеофлорой. На местонахождении Шах-Шах, кроме того, встречаются самые богатые в Казахстане находки костей динозавров.

Часть черепа прохенеозавра. Кызыл-Ординская область. Палеонтологический музей. Москва	Скелет прохенеозавра (высота 2,5м). Поздний мел. Южный Казахстан. Причимкентские Чули. Эти наземные растительноядные динозавры, обитавшие на низких равнинах, передвигались как на двух, так и на четырех лапах (при беге). Палеонтологический музей. Москва	Прохенеозавр. Музей геологии Узбекистана. Ташкент. Скелет найден в обрыве реки Келес - пограничной реки между Узбекистаном и Казахстаном
Фрагмент нижней челюсти тарбозавра. Алматинская область. Музей природы. Академия Наук Казахстана. Алматы	Равнина Шах-Шах. Фото экспедиции Gareth Dyke и Dmitri Malakhov	Кости птицы (83 млн.лет) найденные в Кызыл-Ординской области Казахстана экспедицией Портсмутского университета и ее возможный вид
Клык динозавра. Центральный Казахстан. Исторический музей. Жезказган Скорлупа яиц динозавров. Река Тайжузген. Южное Призайсанье. Восточно-Казахстанский областной историко-краеведческий музей. Усть-Каменогорск	Зубы динозавра-зауропода из Кызыл-Ординской области	Фрагмент панциря черепахи. Киин-Кериш. Северное Призайсанье. Восточно-Казахстанский областной историко-краеведческий музей. Усть-Каменогорск
Фораминифера. Molbiol.ru	Радиолярии. Ernst Haeckel	Кокколитофориды - микроскопические водоросли, образующие из известковых пластинок-кокколит отложения мела (со значительной примесью фораминифер и песка). Во время цветения плотность популяции достигает 10 тыс клеток на 1мл морской воды
Белый мел. Мангышлак	Желтый и розовый мел. Мангышлак	Птеродактиль. Музей Филда. Чикаго
Зубы плезиозавра. ПалеоКаспий. Западный Казахстан. Ammonit.ru	Кости плавника плезиозавра. ПалеоКаспий. Западный Казахстан. Музей природы. Академия Наук Казахстана. Алматы	Зубы и внешний вид мозазавра. Западно-Сибирское море. Костанайская область. Музей природы. Академия Наук Казахстана. Алматы
Морские ежи	Морской еж. ПалеоКаспий. Мангышлак. Геологический музей. Алматы	Аммониты. Мангышлак. Ammonit.ru
Аммониты. Западный Казахстан. Ammonit.ru	Аммонит около 60см в диаметре. ПалеоКаспий. Узбекистан. Музей геологии Узбекистана	Аммонит около 40см в диаметре. ПалеоКаспий. Южный Казахстан. Южно-Казахстанский краеведческий музей. Чимкент
Двустворчатые моллюски и брахиопода. Ранний мел. Мангышлак	Морская лилия. Ранний мел. Мангышлак. Палеонтологический музей. Москва	Белемниты. Внутренний скелет. Мангышлак
	Белемниты. Западно-Сибирское море. Костанайская область. Музей природы. Академия Наук Казахстана. Алматы
Отпечаток листа. Поздний мел. Казахстан. Палеонтологический музей. Москва	Обломок ствола окаменевшей секвойи. Илийская долина. Поздний мел. Геологический музей. Алматы	Обломок ствола окаменевшей секвойи. Илийская долина. Поздний мел