Khủng long bị tuyệt chủng vào cuối kỷ Phấn Trắng, khoảng 66 triệu năm trước, được cho là do một sự kiện địa chất cực kỳ nghiêm trọng xảy ra trên Trái Đất. Các chuyên gia tin rằng nguyên nhân trực tiếp nhất là sự va chạm của một tiểu hành tinh lớn xuống bán đảo Yucatán, Mexico ngày nay. Vụ va chạm này đã tạo ra miệng hố Chicxulub rộng khoảng 180 km và gây ra những tác động sâu rộng đến khí hậu toàn cầu. Những đám tro bụi và hóa chất từ vụ nổ đã che phủ bầu trời, làm giảm ánh sáng Mặt Trời, cản trở quá trình quang hợp của thực vật và làm mất nguồn thức ăn của các loài động vật, trong đó có khủng long.

Bên cạnh tác động tức thời của thiên thạch, các nhà khoa học còn đưa ra giả thuyết về ảnh hưởng lâu dài từ chuỗi núi lửa lớn gọi là Deccan Traps ở Ấn Độ. Sự phun trào liên tục của núi lửa đã giải phóng lượng lớn khí độc và tạo ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính, khiến môi trường sống của khủng long trở nên nóng bức và ngột ngạt. Kết hợp với sự thay đổi khí hậu do thiên thạch và núi lửa, nhiều hệ sinh thái bị phá vỡ, chuỗi thức ăn sụp đổ, dẫn đến cái chết hàng loạt của các loài khủng long và nhiều sinh vật khác. Những loài nhỏ như động vật có vú, chim hay côn trùng có khả năng thích nghi tốt hơn, nhờ đó sống sót qua đại tuyệt chủng.

Sau sự kiện này, Trái Đất bước vào một thời kỳ phục hồi sinh học kéo dài hàng triệu năm, dần dần mở đường cho sự phát triển của các loài động vật có vú, trong đó có tổ tiên của con người. Sự tuyệt chủng của khủng long giúp tạo ra khoảng trống sinh thái, cho phép các loài mới nắm quyền thống trị. Hiện nay, các hóa thạch còn sót lại là minh chứng cho sự đa dạng và phát triển vượt bậc của khủng long trong lịch sử địa chất Trái Đất, đồng thời cũng là lời nhắc nhở về sự mong manh của sự sống trước những biến động bất ngờ từ ngoài vũ trụ và từ bên trong lòng đất.