Vsi dinozavri, razen nekaj, ki so kasneje postali moderne ptice, so izumrli pred približno 65.5 milijona let, med kredo-terciarnim izumrtjem. Nobena kopenska žival, večja od mačke, ni preživela. Nebo je bilo večinoma zatemnjeno za obdobje let do desetletij, kar je ubilo številne rastlinske in mikrobne vrste, ki se za preživetje zanašajo na fotosintezo. Vrste, ki so bile odvisne od uživanja rastlinskih snovi, kot so vsi vegetarijanski dinozavri, so izumrle, ko so njihovi viri hrane izumrli in se razgradili. Samo v Severni Ameriki je izumrlo 57 % rastlinskih vrst. V paleontologiji je plast kamnin, ki ustreza temu izumrtju, znana kot meja KT.
Še danes ne vemo s 100-odstotno zanesljivostjo, kaj je v resnici povzročilo to množično izumrtje. Toda prevladujoča teorija Nobelovega nagrajenca fizika Luisa Alvareza je, da je 6 milj dolg asteroid udaril na Zemljo, pri čemer je sprostila energijo 2 milijonov atomskih bomb in deževala staljeno magmo po celotni površini planeta.
Alvarezovo teorijo izumrtja podpirata dve dejstvi: prvič, ogromen krater Chicxulub na polotoku Yucatan v Mehiki je mogoče datirati v čas meje KT. Drugič, po vsem svetu mejna kamnina KT vsebuje nenavadno visok delež iridija, snovi, ki je zelo redka na zemeljskem površju, vendar jo je v asteroidih več. To je nakazovalo, da so ostanki udarca padli povsod po svetu. To ponazarja destruktivnost udarca. Kamnina pod kraterjem je bogata z mavcem, ki bi po trčenju ustvaril oblake aerosola žveplovega dioksida, kar bi povzročilo kisli dež in ubilo morska bitja, ki so za preživetje odvisna od svojih lupin.
Ker so bili dinozavri zelo veliki in izpostavljeni na površini, pa tudi bolj odvisni od gladkih ekosistemov kot manj specializirane rastline in mikroorganizmi, so bili prizadeti zaradi posledic izumrtja. Asteroid Chicxulub je trčil v Zemljo pod kotom in potoval proti severozahodu. To bi vrglo v magmo vroče, balistično vračajoče se izmete po vseh današnjih osrednjih Združenih državah, na območju, znanem po velikih populacijah dinozavrov.
Neposredni učinki vročine bi lahko v nekaj urah ubili 99 % ali več dinozavrov. Tisti, ki so uspeli preživeti dež magme, bi umrli v naslednjih letih ali desetletjih, njihovi viri hrane bi se izsušili, ekosistemi pa bi postali popolnoma razpleteni. Življenje nikoli več ne bi bilo enako: od takrat naprej na planetu Zemlja ne bodo uspevali dinozavri, temveč manjše toplokrvne živali.