恐龍在6500萬年前的白堊紀-第三紀滅絕事件中滅絕。通常的解釋是壹顆巨大的隕石撞擊了地球並導致了滅絕(最早由加州大學伯克利分校的沃爾特·阿爾瓦雷斯博士等四位科學家提出)。但是這個理論還是有爭議的。
壹般來說，隕石是指隕石撞擊地球後，大量的沙塵暴淹沒了地球和大氣層，導致太陽光無法直接照射地球表面，各地氣溫逐漸變冷。恐龍死了，變成了化石，因為它們不能在寒冷的氣候下生存和覓食。還有壹種說法是，當時由於地球兩極氣溫急劇變化，海平面上升，導致大陸與大陸之間出現河流阻隔，恐龍難以覓食而死亡。
小行星(隕石)撞擊理論
這是目前大家最能接受的說法。壹顆小行星撞擊地球，導致滅絕，地球上近90%的生命消失。撞擊除了造成強大的爆炸破壞，還造成大量的塵埃覆蓋了整個地球的大氣層，氣溫逐漸下降，陽光無法透入地球，以至於大部分植物因為無法進行光合作用而消失，而食草恐龍因為食物匱乏而死亡，食肉恐龍因為不吃食草恐龍而逐漸消失，最後恐龍滅絕。剩下的10%是小動物和少數植物。
彗星撞擊理論
這個理論是基於古生物的滅絕幾乎每2600萬年發生壹次，天文學認為太陽系周圍存在奧爾特雲，奧爾特雲中的彗星周期性地向太陽系中心的太陽推進(例如哈雷彗星和黑爾的波普彗星)。恐龍的滅絕可能是由其中壹顆彗星撞擊地球引起的。
造山運動理論
白堊紀末期，激烈的造山運動使地殼隆起，許多淺海和湖泊變成了陸地，壹些以水為家的恐龍和生物逐漸消失。潮濕的沼澤也膨脹幹涸，於是很多生活在沼澤中的植物消失了，吃沼澤植物的食草恐龍也滅絕了，食肉恐龍也相繼滅絕了。
氣候變化理論
根據魏格納的板塊漂移理論，白堊紀當時的板塊分布已經從最初連在壹起的盤古變成了五大洲。
板塊漂移本身會引起氣候變化，比如南極洲本來就位於中緯度，氣候溫暖。但是因為板塊漂移，南極洲進入了極圈，造成了今天南極洲的嚴寒。
因為板塊漂移，洋流變化，氣候變化，很多地方變得又冷又熱又幹，不適合恐龍等生物生存。恐龍逐漸滅絕了。
火山爆發理論
火山大量而劇烈地噴發，噴出許多二氧化碳、甲烷等溫室氣體，造成了地球的溫室效應。隨著溫度的升高，許多植物不能適應溫度而死亡。食草恐龍因為缺少食物而死亡，食肉恐龍相繼滅絕。
海洋退潮理論
當地球上發生類似冰河時期的事情，海水減少，陸地和陸地之間沒有阻隔，形成陸橋，生物會借此機會大遷徙，促進生物的交流和接觸。根據達爾文的“適者生存，不適者淘汰”理論，強者會欺負弱者，最終弱者會滅絕。
此外，還有細菌、病毒和寄生蟲的問題。
溫血動物理論
有人認為恐龍不同於現存的爬行動物，不是冷血動物而是溫血動物。但即使恐龍是溫血動物，它們的體溫仍然不高，可能和活著的樹懶差不多。為了保持這樣的體溫，它們只能在熱帶氣候下生長。另外，恐龍的呼吸系統不好，不能充分補充氧氣；身體沒有濃密的毛發，熱量容易從尾巴、腳等地方散失；再加上龐大的身軀，在氣溫驟降的時候，根本沒辦法躲在山洞裏禦寒。所以恐龍可能承受不了白堊紀晚期的突然氣候變化，慢慢凍死。
自相殘殺理論
有人認為恐龍真正滅絕的原因是互相殘殺的結果。
當食肉恐龍越來越多的時候，越來越多的食草恐龍被捕食。當食草恐龍越來越少，甚至消失滅絕，食肉恐龍就會開始自相殘殺。恐龍都滅絕了。
壓迫理論
恐龍數量迅速增加，導致食草恐龍在植物有限的情況下滅絕，然後以食草恐龍為食的食肉恐龍因為食物匱乏而死亡。為什麽恐龍在大約2億年的生態平衡後突然增加，是這壹理論成立的重要關鍵，這直接引起了很多學者對恐龍產量異常增加原因的回顧。
哺乳動物囚犯說
中生代後半期，哺乳動物的祖先就存在了。根據化石的記載，當時的哺乳動物非常小，數量也非常有限。直到白堊紀晚期，數量才開始迅速增加。推測它們是以昆蟲為主食的雜食動物。這些小哺乳動物發現恐龍蛋後，就壹直吃。真的是這樣嗎？如果哺乳動物打敗了恐龍，那麽隨著哺乳動物化石的增加，恐龍化石應該會逐漸減少，但實際上並不存在這種化石交替的現象。哺乳動物化石的真正增加是在恐龍時代結束之後。而且，恐龍化石突然消失了。所以恐龍被哺乳動物滅絕的理論不能成立。
物種老化理論
人們認為恐龍的身體太大是因為它繁榮了幾億年。而且角等骨骼也極其發達，給生活造成極大不便，最終導致滅絕。最具代表性的恐龍雷龍有25米長，30噸重。由於體型龐大，他失去了生存能力。此外，三角龍等人也因為不斷膨脹的三只角和異常發達的保護頭部的骨骼而走向了自我毀滅的道路。但是，並不是所有的恐龍都這麽巨大，也有體長只有壹米左右的小恐龍。此外，還有骨骼像鹿，能輕快奔跑的恐龍，但這些恐龍也已經滅絕了。而且在冷血動物中，異常發育的骨骼等部位被認為能夠吸收外界溫度，釋放體內熱量來調節體溫，具有非常有利的功能。可見恐龍是活了很久的，所以從很久以前就有很多人懷疑恐龍滅絕是因為物種的老化。
生物堿理論
這種理論認為，開花植物在恐龍存在的最後壹個時期，也就是白堊紀開始出現，其中壹些植物含有有毒的生物堿。恐龍因大量攝入食物而中毒死亡。因為哺乳動物可以通過味覺和嗅覺分辨有毒植物，而恐龍沒有這種能力。然而，含有生物堿的植物並不是在白堊紀晚期突然出現的，在恐龍滅絕前五百萬年就已經可見。這個理論並不能解釋為什麽恐龍會在這個時期存活下來。