关于恐龙，最扣人心弦的就是这称霸全球、不可一世的种群，在距今7000万年前，突然地、戏剧性地灭绝了。
至今，这还是许多科学家津津乐道的一个课题。一种意见认为，当时，地壳发生了很大变化，火山喷发此起彼伏；世界屋脊喜马拉雅山脉从鱼龙出没的海底，挺身而起；大陆漂移，地面气候变冷。因此，地表植被中的裸子植物减少，断绝了恐龙的食物来源。加上恐龙本身已向特化发展，很难适应当时的恶劣环境。
另一种意见是原始哺乳动物虽然居于劣势，又小又少，但能吃恐龙蛋。现在发现的恐龙蛋化石都是破的，上面有小窟窿。作为新生力量的哺乳类，成了恐龙的天敌。
近来，又有一种突破性的理论，把人们的兴趣推向另一个高潮。
1980年1月，美国科学发展协会在旧金山举行的一次会议上，诺贝尔奖金获得者路易斯·阿尔瓦雷茨用肯定的语气描绘了恐龙灭绝时的情景。
他说：在6500万年前的一天，空中突然出现一个庞大的白炽物，那是一颗直径10公里的小行星，摆脱了太阳的束缚，以每小时10万公里的速度迅猛地闯入大气层，向地球撞来。随之一声巨响，顷刻之间，地球表面出现了一个直径200公里的巨大窟窿。冲击波引起了强烈的地震和海啸。由于撞击溅起的岩层、尘埃翻腾上升，犹如成千上万座火山同时喷发，直冲九霄云外，遮天蔽日。这些尘埃，在大气层中数年不散，使地球长期处于茫茫黑夜之中。
由于这次灾难性的事件，地球上一片昏黑，温度下降十几度，酸雨随之而下，加上海里产生了大量水蒸气，使地球表面一片混浊，植物不能进行光合作用，大量灭绝，食植物的恐龙随之消亡。食物链的破坏，导致了恐龙及其他一些爬行动物大规模灭绝。
提出这个理论的科学依据，是因为在意大利、丹麦、新西兰的晚白垩纪地层中，发现了一层几厘米厚的粘土层。它具有较高的铱含量，它的富集程度约比地球的正常含铱量高出30倍。比地球高得多的含铱量只有在太阳系其他行星上才存在，而且这层粘土中的金、铂等元素的含量也与小行星上这些元素含量相近。
这个假说提出后，马上得到了大多数科学家的认同。后来，在西班牙、南非、海地、原苏联等近40个国家和地区又相继发现了一层富含铱的薄层岩石。
也有些科学家反对这个理论，认为恐龙的灭绝，不是在几个月或几年之间发生的，而是在三百多万年之间逐渐发生的。气候条件的改变才是恐龙灭绝的真正原因。