白垩纪的飞行动物有翼手龙、鸟类和各种各样的带翅昆虫。翼龙的种类超过五十种，除了南极洲外，在其他地方都有发现。它们在白垩纪结束时全部灭亡。最大的飞行动物是风神翼龙，一种发现于德克萨斯州的白垩纪晚期翼手龙。尽管并非恐龙，但这位天空巨人的大小可与现代的小型飞机媲美，其翼展大约能达到11到15米。

鸟类和带翅爬虫类在侏罗纪出现并在白垩纪更为多样化。也有一些带有退化翅的物种，比如不会飞的地栖帕坦鸟，看起来就像一只长着短翅的小鸡；还有水生潜鸟、潜水鸟，也长着极小的翅膀、带蹼的脚和锋利的牙齿。

带翅昆虫也在白垩纪时期得到了快速的多样化发展，很有可能是开花植物的到来引起的反应。