白堊紀的氣候狀況較不確定，也較多爭議。大氣層中的二氧化碳含量高，使熱帶與極區的溫度梯度較為平順，各地區的氣溫差異不大。平均氣溫高於現今約攝氏10°。在白堊紀中期，赤道地區的海洋底層溫度約為攝氏42°，對於許多海洋生物可能過於溫暖，鄰近赤道海洋的陸地反而成為沙漠。海洋低層的氧氣循環系統，可能因此緩慢、中斷。因此，大量的生物有機體無法順利分解，進而大量堆積，最終沉積成油頁岩。