Вслед за насекомыми на завоевание стихии воздушного океана ринулись рептилии. Первые попытки были не совсем удачными. Так, например, у мелкого летающего ящера ногокрыла – шаровиптерикса (Sharovipteryx), – крылья были образованы не передними конечностями, а задними, что нарушило устойчивое положение центра тяжести, для уравновешивания которого сразу же потребовался длинный хвост. У длиночешуйника лонгисквамы (Longisquama) появилась адаптация к парашютирующему полету: длинные спинные чешуи превращали это создание в маленький волан. Активный полет был еще недосягаем ни для шаровиптерикса, ни для лонгисквамы.
Тем не менее уже в конце триасового периода появилась новая группа летающих животных – птерозавры или крылатые ящеры, которые надолго стали безраздельными хозяевами неба.
Директор естественно-исторического музея города Мангейма доктор Коллини получил от одного из посетителей плитку литографского известняка из окрестностей Золенгофена, что в Баварии. На плитке четко отпечатался скелет странного существа с длинными зубастыми челюстями, коротким хвостом и поразительно вытянутыми тонкими мизинцами передних конечностей. Коллини, поразмыслив над курьезным остатком, так и не смог прийти к окончательному выводу, что же перед ним такое: летучая мышь, птица или земноводное. Однако, понимая важность находки, Коллини все же опубликовал изображение скелета странного животного в солидном журнале «Мемуарс оф Палатин Академи» в 1734 году.
Великий Кювье, ознакомившийся с мангеймской коллекцией в 1809 году, сразу же понял ошибку Коллини. Скелет явно принадлежал пресмыкающемуся. Но какому! Этот ящер обладал крыльями, образованными кожистой перепонкой, натянутой между передними конечностями, удлиненными за счет гипертрофированных мизинцев. Животное умело летать, и летало неплохо. Кювье дал ему название «пальцекрыл» или птеродактиль (Pterodactylus).
Спустя двадцать лет, прогуливаясь по побережью Дорсетшира недалеко от Лейм-Реджиса (Англия), где она еще девочкой помогала отцу собирать перламутровые раковины аммонитов для продажи, первая женщина-палеонтолог Мэри Эннинг обнаружила в раннеюрских (лейасовых) отложениях скелет другого птерозавра – диморфодона (Dimorphodon) с непропорционально большим зубастым черепом и длинным хвостом. Этот ящер был описан профессором У. Баклэндом, который дал диморфодону видовое название макроникс (D. macronyx) за его длинные и острые когти, располагавшиеся как на передних, так и на задних конечностях. Этот ящер, в отличие от более поздних юрских и, особенно, меловых форм, видимо, был способен довольно ловко передвигаться по земле и карабкаться по деревьям на всех четырех лапах.
Диморфодон дал начало ветви рамфоринхов (Rhamphorinchoidea), летающих ящеров, имевших длинные узкие крылья и хорошо развитый хвост с небольшой ромбической или четковидной лопастью на конце. Рамфоринхи жили только в юре и к концу периода вымерли. В Европе наиболее полные находки скелетов этих рептилий с сохранившимися отпечатками летательной перепонки были сделаны в литографских сланцах, добываемых в карьерах у немецких городков Золенгофен, Эйхштетт и Папенгейм. Неплохие экземпляры рамфоринхов, относящихся к роду сордес (Sordes), были найдены русским палеонтологом А.Г. Шаровым в юрских отложениях Казахстана (хребет Каратау). Эти находки также были сделаны в плитчатых сланцах, имеющих большое сходство с литографскими известняками Золенгофена.
Птеродактили существовали на протяжении юрского и мелового периодов. Они были довольно разнообразны как по особенностям строения, так и по размерам. Один из самых маленьких птеродактилей – Pterodactylus kochi – достигал в длину всего несколько сантиметров, т. е. был размером с воробья. Наиболее крупные птерозавры происходят из верхнемеловых отложений Северной Америки (штаты Канзас, Техас, Небраска). Эти ящеры принадлежат к роду птеранодон (Pteranodon) и его ближайшим родственникам. Птеранодон имел длинный, лишенный зубов клюв, высокий треугольный гребень-руль на затылочной части головы, сравнительно маленькое тело, лишенное хвоста и огромные крылья, достигавшие в размахе 10–14 метров.
Интересной особенностью некоторых птерозавров являлось наличие волосяного покрова на теле и крыльях. Видимо, по меньшей мере некоторые из птерозавров были теплокровными животными, как млекопитающие или птицы.