大部分的科学家推测，这次灭绝事件是由一个或多个原因所造成，例如：小行星或彗星引起的撞击事件、或是长时间的火山爆发。希克苏鲁伯陨石坑等陨石坑以及德干暗色岩的火山爆发，与白垩纪－古近纪界线的时间相近，被认为最有可能是这次灭绝事件的主因。
撞击事件或火山爆发将大量灰尘进入大气层中，遮蔽了阳光，降低了植物的光合作用，进而对全球各地的生态系造成影响。但也有少数科学家认为，这次灭绝事件是缓慢发生的，而灭绝的原因是逐渐改变的海平面与气候。
然白垩纪﹣古近纪灭绝事件造成许多物种灭绝，但不同的演化支，或是各个演化支内部，呈现出明显差异的灭绝程度。根据主流学说，大气层中因撞击事件或火山爆发所造成的微粒遮蔽了阳光，减少抵达地表的太阳能，导致依赖光合作用的生物衰退或灭绝。
如同现今的状况，在白垩纪晚期，食物链底层也是由依赖光合作用的生物构成，例如浮游植物与陆地植物。
证据显示，草食性动物因所依赖的植物衰退，而数量减少；同样地，顶级掠食者（例如暴龙）也接连受到影响。
颗石藻、软体动物（包含菊石亚纲、厚壳蛤、水生蜗牛、蚌），还有以上述硬壳动物维生的动物，都在这次灭绝事件中灭亡，或遭受严重打击。例如，被认为以菊石为食的沧龙类，就在此次灭绝事件中灭亡。
杂食性、食虫性、以及食腐动物在这次灭绝事件中得以存活，可能是因为它们的食性较多变化性。科学家假设，这些生物以死亡的植物与动物为食，或以生物的有机碎屑为生，因而较不受植物群崩溃灭绝的影响。
另外，白垩纪末期似乎没有完全的草食性或肉食性哺乳动物，它们和鸟类则借由食用昆虫、蚯蚓、蜗牛等小动物而逃过一劫。
在河流生物群落中，只有少数动物灭亡；因为河流生物群落多以陆地冲刷下来的生物有机碎屑为生，较少直接依赖植物。海洋也有类似的状况，但较为复杂。
生存在浮游带的动物，所受到的影响远比生存在海床的动物还大，因为它们几乎以活的浮游植物为生。反之，生存在海床的动物，则以生物的有机碎屑为食，或本身可转换成以生物的有机碎屑为食。
在这次灭绝事件存活下来的生物中，最大型的陆地动物是鳄鱼与离龙目，属半水生动物，并可以生物碎屑为生。现代鳄鱼可以食腐为生，并可长达数月未进食；幼年鳄鱼的体型小，成长速度慢，在头几年多以无脊椎动物、死亡的生物为食。
这些特性可能是鳄鱼能够存活过白垩纪末灭绝事件的关键。但是此灭绝事件也重创了鳄鱼的多样性。
灭绝事件过后，产生了许多空缺的生态位，生态系统花了长时间才恢复原本的多样性。
经历时间
关于白垩纪﹣古近纪灭绝事件的持续时间，长久以来仍处于争议中，因为某些理论认为这次灭绝事件的过程很短（从数年到数千年之间），而其他的理论则认为灭绝的过程持续了长时间。
由于不可能找到一个物种的完整化石纪录，所以已灭绝物种的真正灭绝时间，可能晚于最后的化石纪录。因此，灭绝事件的经历时间难以测定。
科学家已发现少数横跨白垩纪－古近纪界线、带有化石的地层，年代从白垩纪－古近纪界线前数百万年，到白垩纪－古近纪界线后近百万年。
关于恐龙灭绝的七种原因一、行星撞击地球
对于恐龙灭绝最具有科学解释的就是小行星撞击地球，有的科学家们认为恐龙灭绝很有可能于当时的一个大陨星（行星）有关，据科学家们研究发现，在白垩纪曾经有一颗直径7-10公里左右的大陨星撞击过地球表面，而且引起了大爆炸，对环境造成了非常大的影响，很多生物包括恐龙都是在行星撞击地球这件事情中灭绝。
二、火山大爆发
除了行星撞击地球之外，就是火山大爆发了，有科学家认为当时地球上火山爆发才是导致恐龙灭绝因为火山爆发会产生大量的二氧化碳，会造成地球急激的温室效应，而且当时可能地球上所有的火山爆发，使得盐素大量释出，臭氧层破裂，有害的紫外线照射地球表面，造成大量生物灭亡。
三、气候变迁
有的人认为恐龙是温血动物，不适合在寒冷的条件下生存，而在6500万年前地球的气候变化趋势很大，当时气温大幅度下降，恐龙身上又没有毛等保暖的器官，无法适应当时的气候条件，最后一下和恐龙差不多的生物全部都被冻死了。
四、大陆漂移
有地理学家考察研究证明，在恐龙生存的时代，当时地球上这样一块大陆，名为泛古陆，其他地方全部都是海洋，而当时这一块大陆每天都在发生变化，也就是分裂和漂移现象，最后这一块大陆四分五裂，环境遭到了变化，恐龙当时没有适应过来，恐龙因此灭绝。
五、下毒酸雨
更有甚者有人认为在白垩纪的时候，地球上每一个角落下毒酸雨，使所以的土壤遭受到了污染，所有的植物和水也是一样，就算一些恐龙不吃植物也有喝水，在恐龙通过饮水和食物会出现急性或慢性中毒，最后一批批死掉。
六、自相残杀
有人认为恐龙可能是自相残杀导致灭绝的原因，当时可能肉食恐龙需要大量的生物来维持生存，于是以草食恐龙为食，到最后肉食恐龙慢慢增加，草食恐龙自然越来越少最先灭绝，最后肉食恐龙吃肉食恐龙，最后终于同归于尽。
七、地磁变化
现代生物学证明，某些生物的死亡与磁场有关。对磁场比较敏感的生物，在地球磁场发生变化的时候，都可能导致灭绝。由此推论，恐龙的灭绝可能与地球磁场的变化有关。
