Коньякский век
В коньякском веке на смену сеноман-туронской фазе тектонических движений приходит относительно спокойный в тектоническом отношении период, осложненный лишь незначительными поднятиями в раннем коньяке. В раннеконьякское время значительная часть Донбасса была покрыта морем, площадь которого по сравнению с поздним туроном в связи с локальными поднятиями несколько сократилась. Морской бассейн был открытый, неглубокий, располагался в сублиторальной зоне, обладал непостоянным гидродинамическим режимом, с фораминиферово-кокколитовыми карбонатными грунтами. Многочисленная фауна отличалась бедным систематическим составом, в ней преобладали иноцерамы, морские ежи и губки.
В позднем коньяке море расширило границы, это время характеризуется первым максимумом позднемеловой трансгрессии, в результате которой Донецкий бассейн полностью покрылся морскими водами. Море характеризовалось умеренными глубинами, располагалось в зоне сублиторали, частично – псевдоабиссали, обладало непостоянным гидродинамическим режимом, с фораминиферово-кокколитовыми карбонатными грунтами.
Сантонский век
В сантонском веке в Донбассе активизировались тектонические движения, среди которых преобладали восходящие движения фундамента разной амплитуды. Наиболее сильно они проявились в восточной части Донбасса, в результате чего мощность раннесантонских отложений здесь значительно меньше, чем в западной части. Возможно, начавшись в раннем коньяке, тектонические движения достигли максимума в раннем сантоне. Это привело к образованию отмелей, возможно, островов в открытой палеозойской части Донбасса. В ряде районов продолжают накапливаться карбонатные образования, однако в отложениях на всей площади увеличилась кремнистость, возросло количество терригенного материала, что привело к усилению глинистости, и частью песчанистости осадков.
На севере Донбасса располагалось морское мелководье с уплотненным известковисто-песчанистым дном, на дне которого обитали мелкорослые губки, и активным гидродинамическим режимом. В более глубоководных районах отлагались кремнисто-известковистые илы, для которых характерно практически полное отсутствие сидячих бентосных форм. В это время в водах раннесантонского моря появляются мелкие белемниты.
Во второй половине сантона произошло опускание морского дна. Появившийся в сантоне Ярославский пролив соединил арктический палеобассейн с южными морями, что вызвало в позднем сантоне значительные изменения в характере осадконакопления и в биотическом составе морей юга Восточно-Европейской платформы. С усилением связи между северными и южными морями преобладающим типом осадконакопления становится карбонатно-глинистый и карбонатно-кремнистый. На территории Донбасса отлагаются преимущественно кремнисто-карбонатно-глинистые илы, а так же карбонатные с повышенной кремнистостью. На юге в некоторых местах отлагались песчанистые осадки. Уменьшение температуры воды, повышенное содержание глинистых частиц в водной толще, топкие грунты и мутьевые потоки на дне способствовали ещё большему уменьшению роли бентосных форм организмов. Исчезают морские ежи, иноцерамы представлены несколькими видами с тонкими створками. Повсеместное распространение получают белемниты, представленные тремя родами. Аммониты полностью отсутствуют.