山东中生代地层广布于各古老隆起之间的中生代盆地之中，系一套陆相碎屑岩和陆相火山岩沉积，发育有三叠系、侏罗系和白垩系。白垩系出露广、连续性好，而三叠系、侏罗系局限分布于鲁西地层分区，发育不全，少而零散，华北平原分区第四系拟盖区据钻孔揭示亦有分布。
一、三叠纪地层
1986-1990年，省地矿局区域地质调查队进行1:20万泰安市、新泰市两幅区域地质调查时，将三叠纪地层命名为凤凰山组。在淄博大昆仑一带研究发现三叠系底界面附近存在较明显的铱等痕量元素异常。1987—1988年，省地矿局第一地质队进行1:20万章丘幅区域地质调查，在章丘于家庄一带也发现三叠系底界面附近均存在较明显的铱等痕量元素异常。
1991-1995年，省地矿局区域地质调查队进行山东省地层多重划分对比研究，将三叠纪下部地层命名为石千峰群，自下而上划分为孙家沟组和刘家沟组。
2001-2003年，省地质调查院进行1:25万淄博市幅区域地质调查，在章丘地区孙家沟组、刘家沟组中鉴定出孢粉化石15个属。聊城地区以轮藻及孢粉化石为主，章丘地区以孢粉为主，化石保存相对较差。两地出现的孢粉种属虽然存在差异，但时代均属早-中三叠世。
三叠纪石千峰群主要分布于济南一淄博地层小区中，据钻孔资料在华北地层分区聊城堂邑宋家、莘县一带有所沉积。该群岩性以紫红或鲜红色砂岩和泥岩为标志，下部岩性为紫红色长石石英砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩，底部岩性为厚层砂砾岩偶夹玄武岩、长石石英砂岩（或细砂岩、粉砂岩），顶部为砾岩、砂砾岩等，系一套陆相滨湖、浅湖一河流相沉积，厚245米-568米，自下而上划分为孙家沟组和刘家沟组。
图1-5 章丘市于家庄三叠纪石千峰群孙家沟组底部砂砾岩与下伏二叠纪石盒子群孝妇河组杂色页岩，两者微角度不整合接触，界面附近存在较明显的铱异常
二、侏罗纪地层
1986—1990年，省地矿局区域地质调查队进行1:20万泰安市、新泰市两幅区域地质调查时，将侏罗纪地层自下而上划为坊子组、三台组，归并为淄博群。1991一1995年，省地矿局区域地质调查队进行山东省地层多重划分对比研究，沿用该划分方案。
淄博群分布局限，鲁东地区未发现该群，沂沭断裂带内仅局部分布，鲁西地区主要集中在北部和西部，以淄博一新泰地层小区北部和滨州一东营地层小区较发育，蒙阴仅存上部三台组。该群为内陆浅湖及河流相沉积，岩石组合具明显二分性：下部坊子组灰色砂岩、页岩含煤岩系，含植物、叶肢介动物化石和可采煤层，陆相滨湖一沼泽相沉积，为中侏罗世形成；上部三台组主要岩性为浅紫、紫红色砂砾岩、长石砂岩、石英砂岩等，为晚侏罗世河流相沉积。该群总厚367米-1429米。鲁西南平原区三台组非常发育，大面积分布于滕州、鱼台、金乡、单县、菏泽及兖州等地，岩性为紫红色砾岩夹紫红色细砂岩。
三、白垩纪地层
1987—1990年，省地矿局第一地质队开展1:5万蒋峪、鄌郚、牛沐三幅区域地质调查，在郯庐断裂带地堑内，发现原划王氏组大部分地区为青山群（八亩地组之上）同时异相沉积的正常碎屑岩（局部下部夹中、酸性火山岩及凝灰质砂岩），建立大盛群。1988年3月至1992年4月，省地矿局区域地质调查队开展1:20万高密市、青岛市、灵山卫幅区域地质调查，对莱阳群（组）、青山群（组）、王氏群（组）等中生代地层单元，由组、段改为群、组，并运用地层多重划分理论，对莱阳群和青山群进行划分研究，所提出的划分方案，通过地层清理，应用于省内各中生代盆地盖层的划分。1991-1995年，省地矿局区域地质调查队进行山东省地层多重划分对比研究，沿用该划分方案。
白垩纪地层广布于鲁东地层分区的诸城-胶州、莱阳-海阳、景芝-大店地层小区和鲁西地层分区的潍坊-郯城地层小区，另外在邹平、蒙阴、平邑、臧家庄、城山后等断陷盆地亦有出露。鲁东地层分区白垩纪地层出露最全，沿胶莱盆地周缘及内部展布，是一套发育齐全，连续性好，沉积类型复杂，含丰富植物、鱼类、哺乳类和其他动物化石的内陆盆地河、湖相碎屑岩夹陆相火山岩系的碎屑岩-火山岩岩系。该纪地层广泛超概不整合盖于古老变质基底、古生代及侏罗纪等地层之上。其上被古近纪五图群、官庄群不整合覆盖，自下而上划为莱阳群、青山群、大盛群和王氏群。前三者属早白垩世，王氏群底部为早-晚白垩世，顶部为晚白垩世-古近纪的穿时性地层单位。莱阳群、青山群、王氏群间为角度不整合，青山群与大盛群关系较杂。
莱阳群。主要分布于鲁东地层分区，尤以胶莱盆地最为发育，地层出露最全，关系清晰，连续性好。鲁西地层分区仅见于蒙阴、南麻、郯城等几个断陷盆地内，且发育不全。该群是一套横向相变大、各地成岩环境具差异性的陆相盆地之河、湖相碎屑岩夹火山岩沉积。自下而上划分为林寺山组、瓦屋夼组、法家茔组等11个岩石地层单位。林寺山组与止凤庄组、止凤庄组与水南组、水南组与龙旺庄组、杨家庄组与水南和龙旺庄二组、杜村组与龙旺庄组、曲格庄组与法家茔组等，宏观均为同时异相或同时异地异相的产物。厚度各处不同，胶莱盆地北缘1600米，盆地内部4000米-6000米，盆地南缘1700米；鲁西地层分区小于300米。该群展布格局和不同相沉积，明显反映陆相沉积的变化特点，鱼、叶肢介、双壳、介形虫、昆虫、植物等化石颇丰，属早白垩世生物组合，酸性凝灰岩夹层Ar-Ar评同位素年龄值129.7百万年，锆石U-Pb年龄129. 4百万年，应为早白垩世早期产物。
青山群。为酸性-中基、中性-酸性-中偏碱性的火山岩系。其分布受断裂构造和火山盆地制约，几乎分布于全省各个中生代盆地，主要分布于胶莱盆地周缘、沂沭断裂带内和邹平、临朐、莱芜、蒙阴及平邑等盆地中，在荣成俚岛、栖霞臧家庄和临沭等地亦有散布。鲁东地层分区多不整合盖于莱阳群之上，其上被王氏群不整合所盖。沂沭断裂带以西各盆地多不整合覆盖于莱阳群城山后组或马连坡组之上，其上被古近纪官庄群不整合覆盖。该群是一套陆相火山岩-火山碎屑岩的火山盆地沉积，由于火山活动先后和强度的差异，各地区发育程度相距甚远。沂沭断裂带及其西各地仅发育八亩地组基一中性火山岩，偶见大盛群的酸性火山碎屑岩夹层及上部方戈庄组。鲁东地层分区发育全，旋回清楚。根据岩浆演化规律及地层发育顺序，自下而上分为四个组级岩石地层单位，分别对应四个火山活动旋回。自早到晚为英安质火山碎屑岩一玄武安山质、安山质溶岩、火山碎屑岩一流纹质火山碎屑岩夹熔岩一粗安质（粗面质）熔岩夹火山碎屑岩四类岩石组合，相应地划分为后夼组、八亩地组、石前庄组和方戈庄组四个岩石地层单位。其中八亩地组分布广、层位稳定，方戈庄组少而局限。该群锆石U-Pb年龄多在122-110百万年，属早白垩世中期。
大盛群。创名于沂水-汤头断裂与鄺部-葛沟断裂之间的马站盆地，是沂沭断裂带剧烈沉降阶段的产物。该群仅发育于沂沭断裂带内，出露于鄺部一马站和潍坊一郯城地层小区和鲁东地层分区的景芝一大店地层小区内，是夹持于青山群八亩地组与王氏群之间的一套陆相碎屑沉积岩。其整合于青山群八亩地组之上，被早-晚白垩世王氏群不整合覆盖，但常见青山群方戈庄组喷发不整合盖于该群的田家楼组之上，是一套陆相碎屑岩夹火山碎屑岩沉积。大盛群自下而上划分为小店组、大土岭组、马朗沟组、田家楼组、寺前村组、孟疃组。成岩环境为高密度流辫状河粗碎屑-曲流河中-细碎屑-滨湖、浅湖相细碎屑沉积。大盛群与青山群石前庄组火山碎屑沉积为准同时的异地沉积，属早白垩世中晚期。
王氏群。主要发育在鲁东地区，沂沭断裂带内也较发育。出露于鲁东地层分区的莱阳、莱西、诸城、胶州、高密及栖霞地区和沂沭断裂带东部的安丘、五莲、莒县、莒南及临沭等地区一带，不整合盖于青山群或大盛群之上。该群是山东中生代盆地演化末期的河流为主、间有浅湖的干旱、半干旱环境沉积，以红色为主，间有黄绿、灰绿等色的碎屑岩组合，局部有淡水灰岩、泥灰岩，有时见石膏薄层及扁豆体，是一套红色陆相碎屑沉积，局部夹基性火山岩的类磨拉石沉积建造。自下而上划为林家庄组、辛格庄组、红土崖组、金岗口组和胶州组，组间整合接触，其中胶州组为跨时岩石地层单位。该群是一套红色陆相盆地碎屑岩沉积，从各组岩石组合及展布格局反映：由盆地边缘向中心，碎屑物由粗变细，基本由两大旋回构成，早期为辫状河-曲流河-滨湖-浅湖相沉积，晚期是曲流河边滩沉积为主-盆地消亡的残留湖泊相沉积。王氏群化石颇丰，除恐龙及蛋化石外，还有女星介一玻璃介动物化石组合，除顶部跨古近纪外，主体属晚白垩世。
