第二次跃进是由陆生的爬行动物向空中发展，首先是翼龙类在大约在2.25年前的晚三叠世飞向天空，进化出形态各异的类别。翼龙，与它们的恐龙亲戚一亲，是进化史上最为成功的物种之一，翼龙是飞行动物中的极限，因为中生代的蓝天再无其他生物与之争锋，即使现在也没有。翼龙的分布覆盖所有大陆，并进化出不同的形态和大小，在近200个已被命名的翼龙种类中，最小的和麻雀体积相当，最大的翼展近12米，与一架小型飞机差不多宽。

翼龙最奇特之处 ，就是加长IV指后变成一个翅膀，翅膀连接翼膜，第IV指支撑它这个翼膜进行飞翔，就像风筝的竹子骨、飞机的机翼一样，这单指成翅膀在其他爬行动物中是绝无仅有的，我们叫它翼指。翼指由4节指骨构成，粗壮而坚固，并一直向它的肩膀方向伸展。翼指附着着大片的翼膜，在保存状态良好的翼膜化石中，古生物学家发现有一些纤维状物质从翼膜内侧剥落，这说明翼龙的翼膜中充满了微小的肌肉纤维，纤维呈放身状，它们僵硬、坚固，薄而平整并由皮肤连接在一起，它们可能像雨伞的伞骨般具有补强作用。

虽然神奇，但翼龙的翱翔能力始终不限，近年来不断有翼龙能够振翅主动飞行的证据出现。但翼龙的构造终究不完善，到了白垩世，翼龙在地球上消失了，其生态区位被鸟类取代。

一个多世纪以前，曾经有人提出鸟是从翼龙起源，鸟的出现引发了翼龙的灭绝，他们的理由 是翼龙像鸟和蝙蝠。从化石证据看，第一只蝙蝠直到5000万年前的始新世纪才出现在夜空中，并持续生存到今天，其特点是骨骼中空，皮膜由伸长的5指撑起，是活跃的飞行者，而不仅仅是一类简单的滑翔者。当然，这个翼龙起源假说只是好事者的灵光一闪，连昙花一现都算不上，今天早已没人再提起这一假说。