A teoria mais aceita para a extinção dos dinossauros, é a de que houve uma queda de um asteroide no planeta há aproximadamente 65 milhões de anos atrás. Essa ideia foi formulada em 1980 e publicada em 1982 pelo físico Luis Walter Alvarez e seu filho Walter Alvarez.
As evidências que apontam para essa teoria são a descoberta de uma fina camada de irídio (metal extremamente raro no planeta, mas abundante em asteroides) em rochas do período cretáceo, a descoberta de uma cratera medindo 180 quilômetros de diâmetro no México, que após estudos foi concluído que foi formada pela queda de um asteroide de aproximadamente 10 quilômetros de diâmetro na mesma época da extinção dos dinossauros.
Este impacto teria feito se erguer uma quantidade de poeira suficiente para tapar a luz do Sol por anos, matando assim as espécies que precisavam de fotossíntese para sobreviver. Sem essas espécies, os dinossauros herbívoros acabaram morrendo de fome e sem eles, depois os carnívoros não resistiram.
Outra teoria existente, indica que houveram várias erupções vulcânicas próximas ao que hoje é a Índia, erupções estas, que duraram por milhares de anos e criaram verdadeiros mares de lava. Por consequência, as nuvens de gases e poeira liberadas destas erupções, teriam coberto a atmosfera e impedido a luz do Sol de entrar no planeta e causado a reação em cadeia semelhante à da teoria do asteroide.
A grande quantidade de irídio existente nas rochas do cretáceo, corrobora com esta teoria, já que no interior do planeta também existe uma grande quantidade deste metal.
É fato que houve uma grande quantidade de atividades vulcânicas no cretáceo, porém não se sabe se esta foi a única causa da extinção dos dinossauros, ou se está diretamente ligada à queda do asteroide, que por certo também ativaria vários vulcões.
Essa teoria defende que uma grande alteração climática desencadeou a extinção. Uma queda acentuada na temperatura do mundo e uma grande inundação de terra teria causado uma morte repentina de várias espécies de animais e vegetais. Além disso, as inundações teriam feito com que várias espécies ficassem ilhadas e as que conseguiram, migraram para áreas em que não conseguiriam se adaptar ao novo habitat
Com a morte das espécies vegetais, a reação em cadeia teria sido ativada, causando assim por consequência a morte dos dinossauros herbívoros e na sequência dos dinossauros carnívoros. Essa teoria não tem sido muito aceita, pois não é possível provar que várias espécies vegetais morreriam devido a uma alteração climática e nem que os dinossauros não conseguiriam se adaptar, principalmente os de grande porte.
Contudo, imagina-se que essa teoria possa estar interligada com as teorias do asteroide e do vulcanismo, já que o impacto do asteroide poderia desencadear uma sequência de erupções vulcânicas e as cinzas e a poeira levantadas poderiam causar alterações climáticas.
Uma outra teoria que é aceita é a de que pequenos mamíferos onívoros teriam surgido durante o Cretáceo e se proliferado como uma praga. Com seu crescimento desenfreado e se alimentando de ovos de dinossauro, vegetais e frutas, foram devastando os dinossauros de forma indireta.
Como eles consumiam os vegetais que serviam de alimento para os dinossauros herbívoros, estes foram extintos gradativamente. Isso justificaria a extinção de boa parte da fauna e flora daquela época, uma vez que os dinossauros carnívoros também ficariam sem alimento.
Esta teoria tem vários pontos que a questionam e não são possíveis de serem explicados, como por exemplo, como a vida marinha também se extinguiu, já que estes mamíferos seriam animais terrestres. Outro ponto a se questionar, é como a vida em toda a parte do planeta foi extinta, se nessa época os continentes já haviam se formado. E também nunca foram encontrados fósseis destes animais, e já que não há vestígios, não se pode provar que tenham existido.