侏羅紀的菊石更為進化，主要表現在縫合線的複雜化上，殼飾和殼形也日趨多樣化，可能是菊石為適應不同海洋環境及多種生活方式所致。侏羅紀的海相雙殼類很豐富，非海相雙殼類也迅速發展起來，它們在陸相地層的劃分與對比上起了重要作用。
侏羅紀是裸子植物的極盛期。蘇鐵類和銀杏類的發展達到了高峰，鬆柏類也占到很重要的地位。
海相侏羅紀地層富含化石，特別是菊石類特征明顯，保存完全。據此，1815年，英國的W.史密斯提出利用古生物化石劃分、對比地層的見解。
1842年，法國的A.C.多比尼提出比統更小的年代地層單位階，並命名了侏羅紀大部分階名。1856年德國的A.奧佩爾則提出較詳細的菊石帶劃分。侏羅紀地層正式劃分為3統、11階和74菊石帶。
下侏羅統（裏阿斯統）分為赫唐階、辛涅繆爾階、普林斯巴赫階和托爾階；中侏羅統（道格統）分為阿林階、巴柔階、巴通階、卡洛階；上侏羅統（麻姆統）分為牛津階、基末裏階、提唐階（伏爾加階）。
詳細的菊石分帶為全球範圍海相侏羅係的劃分、對比提供了良好的基礎。在海相侏羅係頂界和統的劃分方麵，如今國際上仍未統一。
中國的侏羅紀地層以陸相沉積為主。由於陸生生物演化速度和分布廣度都不及菊石，所以陸相侏羅係的研究精度相對較低。
侏羅紀時發生過一些明顯的地質、生物事件。最大海侵事件發生於晚侏羅世紀末裏期，與聯合古陸分裂和新海洋擴張速率增強事件相吻合。環太平洋帶的內華達運動也發生於紀末裏期，這可能顯示聯合古陸增強分裂與古太平洋板塊加速俯衝事件之間存在著某種聯係。
晚基末裏期起，海生動物中出現特提斯大區和北方大區的明顯分開，反映古氣候分帶和古地理隔離程度的加強。中侏羅世末的降溫事件在歐亞大陸許多地方均有反映。
在波蘭、西班牙中、上侏羅統界線層中發現了地內罕見的銥、鋨異常，有人認為是地外小星體撞擊地球的結果。
這時候全球各地的氣候都很溫暖，湧入裂縫而生成的海洋產生濕潤的風，內陸的沙漠帶來雨量。植物延伸至從前不毛的地方，提供分布廣泛且數量眾多的恐龍（包括最大型的陸上動物）所需的食物。
在他們的上空飛翔最早的小型鳥類；這些鳥類可能是由小型的恐龍演化而來。海洋則是由大型、會遊泳的新爬行類和已具[現代]線條的硬骨魚類所共享。
氣候較現代溫暖和均一，但也存在熱帶、亞熱帶和溫帶的區別。早、中侏羅世以蒸發岩、風成沙丘為代表的幹旱氣候帶出現於聯合古陸中西部的北美南部、南美和非洲，侏羅紀晚期時擴展到亞洲中南部。中國南部，早侏羅世時處於熱帶-亞熱帶濕潤氣候環境，中晚侏羅世逐漸變為炎熱幹旱環境；
中國北部，早、中侏羅世氣候溫暖潮濕，晚侏羅世溫暖潮濕地區縮小。環太平洋帶的強烈構造變動與太平洋板塊向周圍大陸板塊的俯衝密切相關。伴隨著構造運動的強烈岩漿活動形成了鎢、錫、鉬、鉛、鋅、銅、鐵等礦產，成為太平洋金屬成礦帶主體部分。