白垩（è）纪通常缩写为 K，此缩写源自德文“Kreidezeit”（白垩纪名）。
“白垩纪”一词由法国地质学家达洛瓦（Jean Baptiste Juliend′Omaliusd′Halloy）于 1822 年首创。它处于侏罗纪和古近纪之间，约始于 1 亿 4550 万年前（误差值为 400 万年），止于 6550 万年前（误差值为 30 万年）。白垩纪作为中生代的最后一个纪，历时 7000 万年，是显生宙中较长的一个阶段。发生于白垩纪末期的灭绝事件，成为了中生代与新生代的分界。白垩纪气候相对温和，海平面变化显著。陆地有恐龙生存，海洋中则有海生爬行动物、菊石以及厚壳蛤。新的哺乳类、鸟类现身，开花植物也首次登场。白垩纪-第三纪灭绝事件是地质年代中极为严重的大规模灭绝事件之一，包括恐龙在内的多数物种消亡。白垩纪时期的大气层氧气含量为现今的 150%，二氧化碳含量是工业时代前的 6 倍，气温比今日约高 4℃。白垩纪因地层富含白垩（chalk）而得名。白垩属于石灰岩的一种，主要由方解石构成，颗粒均匀细小，可用手搓碎。白垩纪形成的地层被称为白垩系。白垩层是一种极其细微且纯净的粉状灰岩，属于生物成因的海洋沉积，主要由被称为颗石藻（Coccoliths）的钙质超微化石和浮游有孔虫化石组成，在英、法海峡两岸形成了美丽的白色悬崖。白垩层不仅在欧洲发育，在北美和澳大利亚西部也有分布。在这一时期，大陆被海洋分隔，地球变得温暖且干旱。开花植物出现的同时，许多新的恐龙种类也开始涌现，像食肉牛龙这类大型肉食性恐龙，戟龙这样的甲龙类成员，以及赖氏龙这般的植食性鸭嘴龙类。恐龙依然统治着陆地，像飞机一样的翼龙类，如披羽蛇翼龙在天空中滑翔，巨大的海生爬行动物，例如海王龙统治着浅海。最早的蛇类、蛾、蜜蜂以及众多新的小型哺乳动物也在这一时期出现。
详细解释地质年代测定：如同其它古老的地质时代，白垩纪的岩石标志清晰显著，但其开始的确切时间难以精确确定，误差在几百万年之间。在侏罗纪与白垩纪之间不存在灭绝事件或生物演化的特殊特征，能够明确区分两个年代。白垩纪结束的时间确定得较为准确，约在 6550 万年前（近年有科学家估计为 6590 万年前），当时全地球的岩石层都富含大量的铱。普遍认为，那时有一颗巨大的陨石撞击地球，在今墨西哥犹加敦半岛附近留下一个大坑。这次陨石撞击导致了大量生物灭绝，被称为白垩纪-第三纪灭绝事件。然而，这一理论目前存在争议。
划分：白垩系的划分依据欧洲海相地层，最初以菊石为标准分为 6 至 7 个阶（期），后来将某些亚阶提升，增加到现在的 12 个阶（期），但仍有人习惯将下白垩统下部的 4 个阶合称为尼欧可木阶（或译纽康姆阶）。上白垩统中部的康尼亚克、桑顿和坎潘 3 个阶合称为森诺阶。在这 12 个阶中可划分出 53 个菊石带，近年来又以浮游有孔虫和钙质超微化石作为白垩系分阶、分带以及洲际对比的重要依据。关于白垩系的分统有两种意见：①从阿尔布阶与赛诺曼阶之间划分上、下白垩纪。上白垩纪包括马斯特里赫特阶（Maastrichtian）：70.6 ± 0.6 – 68 ± 0.3 百万年；坎帕阶（Campanian）：85 ± 0.7 – 70.6 ± 0.6 百万年；桑托阶（Santonian）：88 ± 0.7 – 85 ± 0.7 百万年；科尼亚克阶（Coniacian）：89.3 ± 0 – 88 ± 0.7 百万年；土仑阶（Turonian）：95 ± 0.8 – 89.3 ± 0 百万年；森诺曼阶（Cenomanian）：99.6 ± 0.9 – 95 ± 0.8 百万年。下白垩纪包括阿尔布阶（Albian）：110 ± 0 – 99.6 ± 0.9 百万年；阿普第阶（Aptian）：120 ± 0 – 110 ± 0 百万年；巴列姆阶（Barremian）：130.0 ± 5 – 120 ± 0 百万年；豪特里维阶（Hauterivian）：134 ± 0 – 130.0 ± 5 百万年；凡蓝今阶（Valanginian）：140.2 ± 0 – 134 ± 0 百万年；贝里亚阶（Berriasian）：145 ± 0 – 140.2 ± 0 百万年。②主张三分，划出一个中统，至于中统的顶底界如何界定，尚有不同看法。
1974 至 1982 年，国际上有一个“中白垩事件”组织，活动十分活跃，主要研究白垩纪时期的生物地层学、海侵海退、缺氧事件、地磁场倒转、盐类和白垩的形成、南大西洋和莫桑比克峡谷的开裂，以及印度板块从冈瓦纳古陆的分离等课题。白垩纪中期并非一个确切的地质时代概念，有人从阿普特期算起到桑顿期，多数人则从阿尔布期算起到康尼亚克期。中白垩统的划分除中东地区外，在国际上很少被采用。白垩系二分法已沿用数十年，常见于大量的出版物及地质图件中，当前不宜再改动。英国下白垩统下部是著名的韦尔登群陆相地层，涵盖哈斯丁层和韦尔登泥岩两部分；下白垩统上部是绿色砂岩层，包含阿普特和阿尔布两个期的沉积；上白垩统即狭义的白垩层，包括从赛诺曼期到坎潘早期的地层，顶部缺失坎潘中晚期和马斯特里赫特期的沉积。北美已摒弃过去一些作者将下白垩统单独划分出来称为“科马奇系”的做法，转而采用国际通用标准。但在广袤的落基山区，白垩纪海侵始于早白垩世晚期，普遍缺失早、中期的沉积。日本学者认为，日本诸岛远离西欧，属于不同的生物地理区系，与建立在欧洲基础上的国际标准分阶难以直接对照，独立划分海相白垩系为 K1 至 K6 这 6 个单元，在不同的相区，使用不同的地层名称。陆相白垩系在东亚腹地发育良好，富含石油、煤、盐类等矿产以及各类淡水和陆生动植物化石。中华人民共和国仅西藏、新疆喀什地区、黑龙江省东部和台湾岛存在海相白垩系沉积，其余广大地区在不同程度上发育了陆相地层。东部沿海属于环太平洋活动带，以红色及杂色岩层夹火山碎屑岩和熔岩为主；西北内陆盆地以杂色沉积岩层为主；西南和华中主要是红色岩层。东北下白垩统下部是含煤岩层，上部是湖相沉积，夹杂少许油页岩；上白垩统则是著名的含油岩系，与北美情况不同，含煤岩层较少。中华人民共和国对白垩系生物地层学的研究，自 20 世纪 50 年代以来，取得了显著进展，但由于以陆相地层为主，研究基础相对薄弱，至今尚未完成区域性的建组和建阶工作，在各个地区已建立的分层还不能完美地与海相标准分层进行对比。侏罗-白垩系界线的划分成为长期争论的问题，短期内似乎难以妥善解决。
岩层：白垩纪海平面变化剧烈、气候温暖，显示出大面积的陆地被温暖的浅海所覆盖。白垩纪因欧洲常见的白垩层而得名，但在全球其他地区，白垩纪的地层主要由海相的石灰岩层构成，这些海相石灰岩层在温暖的浅海环境中形成。高的海平面会引发大范围的沉降作用，从而形成厚厚的沉积层。由于白垩纪的地层厚、时代较近，全球各地常能发现白垩纪地层的露头。白垩纪地层中常见白垩的成分。白垩由海生颗石藻的钙质外壳微粒（球石粒）沉积而成；颗石藻是白垩纪常见的藻类。在欧洲西北部，常能发现上白垩纪的白垩沉积层，包括英格兰南岸的多佛白色峭壁、法国诺曼底海岸、以及低地国家、德国北部、丹麦沿岸。白垩的质地并不坚固，所以这些沉积层质地松散。这些地层还包含石灰岩、砂质岩。这些地层中可发现海胆、箭石、菊石、以及海生爬行动物（如沧龙）的化石。欧洲南部的白垩纪地层多为海相地层，主要由石灰岩和少量的泥灰构成。在白垩纪时期，阿尔卑斯山造山运动尚未发生，所以欧洲南部的白垩纪地层当时多为特提斯洋周围的大陆棚。在白垩纪中期，海洋低层的流动迟缓，造成海洋的缺氧环境。全球各地的许多黑色页岩层，便是在这段时期的缺氧环境中形成。这些页岩层是重要的石油、天然气来源，北海便是如此。
地理特征：在白垩纪，盘古大陆彻底分裂成如今的各个大陆，但它们的位置与现在全然不同。大西洋仍在不断变宽。北美洲自侏罗纪起，形成多排平行的造山幕，如内华达造山运动，以及之后的塞维尔造山运动、拉拉米造山运动。在白垩纪初期，冈瓦那大陆尚未分裂，而后南美洲、南极洲、澳大利亚相继脱离非洲，印度和马达加斯加仍与非洲相连。南大西洋与印度洋开始出现。这些板块运动，造就了大量的海底山脉，进而导致全球性的海平面上升。非洲北边的特提斯洋逐渐变窄。西部内陆海道将北美洲分为东西两部分，这个海道在白垩纪后期缩小，留下厚厚的海相沉积层，夹杂着煤矿床。在白垩纪的海平面最高时期，地表上有三分之一的陆地沉浸在海洋之下。白垩纪因黏土层而闻名，这个时期形成的黏土层多于显生宙的其他时期。中洋脊的火山活动，或是海底火山附近的海水流动，使白垩纪的海洋富含钙，接近饱和，也使得钙质微型浮游生物的数量增加。分布广泛的碳酸盐与其他沉积层，使得白垩纪的岩石记录格外丰富。北美洲的著名地层组包括：堪萨斯州的海相烟山河黏土层、晚期的陆相海尔河组。其他著名的白垩纪地层包括：欧洲的威尔德（Weald）、亚洲的义县组。白垩纪末期到古新世早期，印度发生大规模火山爆发，形成了现今的德干地盾。
气候变迁：巴列姆阶时期的气候呈现出寒冷的趋势，这一变化自侏罗纪最后一期就已开始。高纬度地区的降雪增多，而热带地区比三叠纪、侏罗纪更为湿润。然而，冰河仅出现在高纬度地区的高山，低纬度地区仍可见季节性的降雪。在巴列姆阶末期，气温开始上升，一直持续到白垩纪末期。气温上升的原因是密集的火山爆发，产生大量的二氧化碳进入大气层。中洋脊沿线形成许多热柱，导致海平面上升，大陆地壳的许多区域被浅海覆盖。位于赤道地区的特提斯洋，有助于全球暖化。在阿拉斯加州与格陵兰发现的植物化石，以及自白垩纪南纬 15 度地区发现的恐龙化石，都证明白垩纪的气温相当温暖。热带地区与极区间的温度梯度平缓，可能是因为海洋的流动停滞，并造成行星风系的虚弱。分布广泛的油页岩层，以及缺氧事件，可证实海洋的流动停滞。根据沉积层的研究指出，热带的海水表面温度约为摄氏 42°，高于现今约摄氏 17°；而全球的海水平均表面温度为摄氏 37°。海洋底层温度高于目前的温度约摄氏 15 到 20°。
生物更替：生物界：白垩纪早期，陆地上的裸子植物和蕨类植物仍占据统治地位，松柏、苏铁、银杏、真蕨及有节类构成主要植物群。被子植物在白垩纪早期开始出现，中期大量增加，到晚期在陆生植物中占据统治地位，山毛榉、榕树、木兰、枫、栎、杨、樟、胡桃、悬铃木等都已出现，接近新生代植物群的面貌。从侏罗纪开始出现的超微化石，其特点随产生层位的不同而变化，具有重要的地层学意义，其中除颗石外，还有已经灭绝的微锥石（Nannoconus）、楔形石（Sphenolithus）等。脊椎动物中爬行类从鼎盛走向衰落，主要代表有暴龙（霸王龙）、古魔翼龙、青岛龙等。侏罗纪以前的硬鳞鱼被真骨鱼所取代。海洋无脊椎动物中浮游有孔虫异军突起，成为划分对比白垩纪中、晚期海相地层的重要依据，底栖大型有孔虫中也出现了许多标准化石。菊石和箭石演化迅速且明显，分布广泛，是传统划分阶和带的标准化石。群生底栖的固着蛤类（Rudistids）可形成礁体，是典型的暖水动物群，在中国西藏和南疆上白垩统地层中均有发现。海胆在特提斯海中颇为繁盛，有少数标准种属。珊瑚和腕足动物在白垩纪处于次要地位。淡水无脊椎动物也极为丰富，如甲壳类的介形虫和叶肢介演化迅速，软体动物中的螺和蚌分布广泛，还有昆虫与淡水轮藻化石，它们中的许多种属都能够成为划分对比陆相地层的标准化石，在地质填图、石油和煤等矿产资源勘探中发挥重要作用。中国早白垩世的植物地理分区十分明显，根据对孢子花粉的研究，境内至少存在两个显著不同的孢粉植物群。
①无缝双囊粉类-无突肋纹孢（Disacciatrileti-Cicatricosisporites）植物群。分布于北方区，主要涵盖东北和华北北部地区。这里植物繁茂，尤其是松科、罗汉松科和海金砂科等植物，形成了丰富的煤藏。这也表明这里是温暖潮湿的气候带。
②克拉梭粉-莎草蕨孢（Clas-sopollis-Schizaeoisporites）植物群。分布于南方区，多产于含膏盐沉积的红色地层，反映出当时较为炎热干旱的气候环境。在北纬 40°～50°之间，存在着一个呈北西西-南东东方向的条状过渡带，南北植物群出现混生现象。从全球分布来看，中国南、北两个植物区与干旱带和湿亚热带的情况相当。
植物：白垩纪早期，以裸子植物为主的植物群落依旧繁茂，而被子植物的出现则是植物进化史上的又一重大事件。白垩纪有了可靠的早期被子植物，到晚白垩纪晚期被子植物迅速繁荣，取代了裸子植物的优势地位，形成延续至今的被子植物群，诸如木兰、柳、枫、白杨、桦、棕榈等，遍布地表。被子植物的出现和发展，不仅是植物界的一次巨大变革，同时也对动物产生了极大的影响。被子植物为某些动物，如昆虫、鸟类、哺乳类，提供了大量食物，使它们得以繁衍；从另一方面看，动物传播花粉与散布种子的作用，同样促进了被子植物的繁茂和发展。开花植物（被子植物）在白垩纪开始出现、散布，但直到坎潘阶才成为优势植物。蜜蜂的出现，有助于开花植物的演化；开花植物与昆虫是共同演化的实例。榕树、悬铃木、木兰花等大型植物开始出现。一些早期的裸子植物仍继续存在，例如松柏目。南洋杉与其他松柏繁荣且分布广泛，而本内苏铁目在白垩纪末灭绝。
陆栖动物：动物界中，哺乳动物依然较小，只是陆地动物的一小部分。陆地的优势动物仍是主龙类爬行动物，尤其是恐龙，它们比之前的时期更加多样化。翼龙目在白垩纪中到晚期繁荣，但逐渐面临鸟类辐射适应的竞争。在白垩纪末期，翼龙目仅存两个科左右。鸟类是脊椎动物向空中发展取得最大成功的类群。白垩纪早期鸟类开始分化，并且飞行能力及树栖能力比始祖鸟大幅提高。我国古生物学家发现的著名的“孔子鸟”就是早白垩世鸟类的代表。白垩纪末，地球上的生物经历了又一次重大的灭绝事件：在地表占据统治地位的爬行动物大量消失，恐龙完全灭绝；一半以上的植物和其他陆生动物也同时消失。究竟是什么原因导致恐龙和大批生物突然灭绝？这个问题始终是地质历史中的
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