Ogólnie przyjmuje się, że wymieranie spowodowane zostało uderzeniem masywnej planetoidy, co wywołało katastrofalne efekty dla globalnego środowiska, w tym przedłużającą się zimę, uniemożliwiającą fotosyntezę. Hipotezę impaktu potwierdziło odkrycie mierzącego 180 km krateru Chicxulub na granicy Zatoki Meksykańskiej i półwyspu Jukatan w późnych latach siedemdziesiątych XX wieku. Stanowi on dowód, że granica K-T reprezentuje pozostałości uderzenia planetoidy. Fakt wymierania w tym samym czasie stanowi argument za hipotezą impaktową. Jednakże niektórzy naukowcy podtrzymują opinię, że wymieranie spowodowały bądź spotęgowały inne czynniki, jak erupcje wulkaniczne, zmiany klimatyczne czy zmiany poziomu morza.
Na przełomie kredy i trzeciorzędu wyginęła szeroka gama gatunków. Najbardziej znane z nich są nieptasie dinozaury. Wymarło wtedy wiele innych organizmów lądowych, wśród nich niektóre ssaki, pterozaury, ptaki, jaszczurki, owady i rośliny. W oceanach wymieranie to wyniszczyło wielkie jaszczurki morskie mozazaury, plezjozaury, pewne rybyFriedman M. (2009). „Ecomorphological selectivity among marine teleost fishes during the end-Cretaceous extinction.” PNAS 106: 5218-5223., w tym rekiny, mięczaki (zwłaszcza amonity) i wiele gatunków planktonu.