Het Krijt was de periode waarin een aantal belangrijke groepen eencelligen opkwamen, zoals diatomeeën en diverse soorten plankton. De laatsten zorgden voor de afzetting van krijtgesteente, opgebouwd uit kleine kalkskeletjes. Ze gedijden goed dankzij het warme klimaat en het lage magnesium-gehalte van het zeewater gedurende het Krijt. Hoger in de voedselketen stonden de ammonieten en belemnieten, beide groepen waren tijdens het Krijt (net als in het Trias en Jura) wijdverspreid en zijn dan ook bekende fossielen uit de periode. Onder ammonieten kwamen zowel soorten voor met rechte (zoals Baculites) als gedraaide schelpen. Op en in de zeebodem leefden diverse soorten krabben, bivalven en brachiopoden. De laatsten waren in het begin van het Mesozoïcum nog wijdverspreid maar werden gedurende het Krijt zeldzamer. De opkomst van bivalven tijdens het Krijt zorgde voor een toename in de hoeveelheid bioturbatie in de zeebodem.Sommige soorten bivalven bereikten enorme groottes, zoals gedraaide soorten oesters (Gryphea) en rudisten. De laatste konden groter dan 1 m worden en vormden rifbouwende kolonies. Het Krijt was de enige periode waarin ze voorkwamen. Minder goed ging het de koralen af, waarschijnlijk vanwege de lage magnesium-gehaltes van het zeewater, waardoor het moeilijker was skeletten te bouwen van het mineraal aragoniet. Onder de Bryozoa kwamen de Cheilostomata op, een groep die eerder tijdens het Jura verschenen was. Onder de slakken kwamen tijdens het Krijt de Neogastropoda op, die in tegenstelling tot eerdere slakken carnivoor zijn.Tijdens het Krijt verschenen de eerste beenvissen, een groep die tegenwoordig 95% van alle vissen uitmaakt. Sommige beenvissen uit het Krijt bereikten veel grotere afmetingen dan tegenwoordige verwanten, Xiphactinus kon bijvoorbeeld 5 m lang worden. Ook andere groepen vissen, zoals haaien, leken in het Krijt meer op hun tegenwoordige verwanten dan tijdens eerdere perioden. De opkomst van de beenvissen en krabben tijdens het Krijt zal waarschijnlijk de reden zijn voor de neergang van de tijdens het Jura nog veel voorkomende crinoïden en brachiopoden, die voor de eersten tot voedsel dienden. Aan de top van de voedselketen stonden in het Krijt echter de tegenwoordig uitgestorven zeereptielen. De ichthyosauriërs en krokodilachtigen die in het Trias en Jura veel voorkwamen waren in het Krijt zeldzaam geworden. De zeeën van het Krijt werden gedomineerd door plesiosauriërs (zoals Elasmosaurus) en een nieuwe groep zeereptielen, de mosasauriërs. Sommige plesiosauriërs konden meer dan 10 m lang worden, mosasauriërs zelfs over de 15 m.