Việc khám phá rằng chim là một loại khủng long cho thấy khủng long nói chung chưa tuyệt chủng như thường được nói.[77] Tuy nhiên, tất cả khủng long phi chim và nhiều nhóm chim đã tuyệt chủng cách đây 66 triệu năm. Nhiều nhóm động vật khác cũng tuyệt chủng vào thời gian này, gồm cúc đá (thân mềm giống ốc anh vũ), mosasauridae, plesiosauria, pterosauria, và nhiều nhóm động vật có vú.[8] Côn trùng hầu như không chịu sự ảnh hưởng nào, chúng trở thành thức ăn cho các loài còn sống sót. Sự kiện tuyệt chủng này được gọi là sự kiện tuyệt chủng kỷ Creta-Paleogen. Bản chất của sự kiện gây tuyệt chủng hàng loạt này đã được nghiên cứu từ những năm 1970; tới nay, nhiều giả thuyết được các nhà cổ sinh vật học hỗ trợ. Mặc dù hầu hết hưởng ứng rằng sự kiện va chạm tiểu hành tinh (hay thiên thạch) là nguyên nhân chính, vài nhà khoa học chỉ ra các nguyên nhân khác, hay ủng hộ ý kiến rằng có nhiều yếu tố cho sự biến mất đột ngột của khủng long.[78][79][80]
Vào Đại Trung Sinh, không có mũ băng địa cực, và mực nước biển được cho là cao hơn ngày nay từ 100 tới 250 mét (300 tới 800 ft). Nhiệt độ hành tinh cũng đồng bộ hơn, nhiệt độ tại xích đạo chỉ cách tại địa cực 25 °C (45 °F). Trung bình, nhiệt độ không khí cao hơn; tại địa cực, nhiệt độ cao hơn ngày hôm nay 50 °C (90 °F).[81][82]
Cấu tạo khí quyển Đại Trung Sinh là vấn đề tranh luận. Vài lý thuyết cho rằng nồng độ oxy cao hơn ngày nay, số khác cho rằng sự thích nghi sinh học ở chim và khủng long cho thấy hệ thống hô hấp phát triển xa hơn cần thiết nếu nồng độ oxy đạt mức cao.[83] Vào cuối kỷ Phấn Trắng, môi trường là thay đổi đáng kể. Hoạt động núi lửa giảm, dẫn đến xu hướng cacbon dioxit giảm (do núi lửa phun nhiều chất này). Nồng độ oxy trong khí quyển cũng bắt đầu dao động và cuối cùng giảm xuống. Một số nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng biến đổi khí hậu, kết hợp với nồng độ oxy thấp, có thể trực tiếp dẫn đến sự tuyệt chủng của nhiều loài.[84]
