在1970年代後期，加州大學柏克萊分校的路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）提出了彗星撞擊理論，造成了白堊紀末期的大規模滅絕事件。阿爾瓦雷茨提出世界各地的地層，銥含量在6,500萬年前有大量的增加，可視爲撞擊的直接證據。有許多證據顯示當時有顆直徑5到15公里的隕石或彗星，撞擊現在的猶加敦半島地區，形成寬170公里的希克蘇魯伯隕石坑，引發此次滅絕事件。但科學家不確定恐龍是在撞擊事件中滅亡，還是在此之前就已經衰退。另有科學家提出這次撞擊，使大氣層布滿灰塵，或者是使地球氣溫上升。
威廉·波特克的研究結果與阿爾瓦雷茨的理論相似，另外也采納了柏克萊大學的物理學家查理·穆勒（Richard A. Muller）所提出的太陽伴星理論。查理·穆勒提出太陽有顆名爲複仇女神（Nemesis）的伴星，複仇女神每隔2,600萬年會經過奧爾特雲彗星帶，幹擾了彗星的軌道，使眾多彗星進入内太陽系。這些彗星的少部份會進入地球的公轉軌道，與地球發生撞擊，進而造成大規模的滅絕事件。
在2008年，Graeme T. Lloyd等人提出假設，認爲開花植物的出現，造成白堊紀晚期的恐龍多樣性降低。在白堊紀早期以前，陸地的優勢植物是裸子植物，例如針葉樹；在白堊紀中晚期，開花植物開始成爲優勢植物之一，但其地理範圍有限。根據恐龍的糞化石顯示，白堊紀晚期的大部分草食性恐龍仍以裸子植物爲食，隻有少部分以開花植物爲食。同時，草食性昆蟲、哺乳動物的物種數量迅速增加，顯示它們已經適應以這種新型態植物爲食。Lloyd等人假設，相對於這些動物的多樣性增加，白堊紀晚期的恐龍多樣性則降低，這可能是導因於緩慢變遷的植物生態系統。