非鳥類恐龍消失于6千5百萬年前的白堊紀-第三紀滅絕事件，同時間還有許多生物也跟者滅亡，包含：菊石、滄龍科、蛇頸龍目、翼龍目、草食性的烏龜與鱷魚、大部分鳥類、以及原始哺乳類。自從1970年代以來，有許多研究試圖探索這次滅絕事件的原因，并形成數(shù)個理論。通常的解釋是一個撞擊事件造成了滅絕，有些科學家提出其他理由，或者是幾個綜合事件導致這次滅亡。

在恐龍時代末期，極區(qū)并沒有冰帽，海平面比現(xiàn)在高出100到250米。地球各地的氣溫差異不大，極區(qū)與赤道地區(qū)的氣候相差不到25°；整體而言較今日暖和，極區(qū)的氣溫高于現(xiàn)在的氣溫約50°。 恐龍時代的大氣成分也與今日有極大差別。二氧化碳是今日的12倍，氧氣則占了大氣的的32%到35%，而今日只占了21%。但是在晚白堊紀，地球的環(huán)境有顯著的變動。火山活動增加，造成氣候變冷，二氧化碳比例下降，氧氣比例開始變動。有些科學家認為氣候變化、低氧氣比例，可能是滅亡的直接原因。如果恐龍的呼吸系統(tǒng)類似現(xiàn)代鳥類，它們的呼吸效能將會有困難，需要更多氧氣才能維持巨大體型的需要。總結一下恐龍滅絕的原因大概有以下幾種學說：

火山爆發(fā)

在2000年以前，就有學者主張德干暗色巖是這次滅絕事件的主因，但因為這次火山爆發(fā)始于6,800萬年前，并持續(xù)超過200萬年，所以當時認為德干暗色巖火山爆發(fā)所造成的滅絕事件應該是逐步、緩慢的。但現(xiàn)在有證據(jù)顯示，有2/3的德干暗色巖地形，是在一萬年內形成的，發(fā)生于6,550萬年前。

顯示這次火山爆發(fā)造成了快速的滅絕事件，可能在數(shù)千年內，但還是遠比撞擊事件長。 德干暗色巖火山爆發(fā)借由數(shù)種方式造成了滅絕事件，灰塵與二氧化硫與二氧化碳等溫室氣體大量噴出，灰塵使地表的日照量下降，植物的光合作用減少；當灰塵慢慢降落至地表時，火山爆發(fā)噴出的二氧化碳氣體，可能增加了溫室效應。許多植物因此而死亡，草食性恐龍因沒有食物而滅亡，而肉食性恐龍也相繼滅絕。

在恐龍大規(guī)模滅絕前，火山爆發(fā)噴出的氣體，似乎與全球暖化有關。有證據(jù)指出在?？颂K魯伯撞擊事件之前的50萬年內，大氣溫度曾上升8 ℃。 在德干暗色巖火山爆發(fā)仍被認為是緩慢滅絕事件時，路易斯·阿爾瓦雷茨便已提出古生物學家被少數(shù)的資料所混淆。他的警告當時被沒有被接受，但后來針對化石層的研究工作，證明早期的相關研究有誤。