第五次大灭绝发生在6500万年前的白垩纪末期。这次大灭绝最著名的事件是恐龙时代的结束，持续了1.6亿年，海洋中的菊石一起消失了。结果，大约三分之一的科属灭绝了。它最大的影响是消灭了地球上占统治地位的恐龙及其同类，为哺乳动物和人类最终出现提供了机会。这场灾难来自地外空和火山爆发，白垩纪末期的一场或多场流星雨造成了全球生态系统的崩溃。
白垩纪的最后一个时期开始于1.37亿年前，结束于6500万年前，持续了7000万年。无机和有机世界在白垩纪都经历了重要的变化。位于侏罗纪之上，新生代之下。白垩纪是中生代地球表面被淹没最多的时期。在此期间，白垩纪在北半球广泛沉积。1822年，比利时学者J.B.J Omalidaluva将其命名为白垩纪。白垩层是一种细而纯的粉状石灰岩，是一种生物成因的海洋沉积物。它主要由一种叫做球粒石的钙质超微化石和浮游有孔虫化石组成。
白垩纪结束于公元前6500万年至公元前6600万年，当时整个地球的岩层中都含有大量的铱。一般来说，当时是一颗巨大的陨石撞击了地球，在现在的墨西哥尤卡坦半岛留下了一个大坑。这块陨石造成了大量的生物灭绝，被称为白垩纪-第三纪灭绝事件。
关于这次灭绝最常见的说法是小行星撞击了地球。500万年前，一颗直径10公里的小行星碎片抵达地球，质量达2万亿吨。由于地球引力，它的速度迅速加快，从每小时65，000公里增加到72，000公里，即每秒20公里。这么快的速度，大气一点也不能慢下来。它进入大气层并开始燃烧。温度接近20，000℃，亮度是太阳表面的100万倍。它飞过大西洋，坠毁在墨西哥，但在当时的中国东海岸也能看到。它在5秒内穿过近地大气层，爆炸威力相当于1亿兆吨TNT当量。它撞上了墨西哥湾的浅水区，那里的海水被蒸发，以每小时16万公里的速度撞上了Waitai 空。导致大量气体和尘埃进入大气层形成7800℃高温的云层。在5个小时内，这种热云包围了地球，但很难消散。小行星还引发了地震和海啸，导致大量火山爆发。云层厚达数千米，阳光无法穿透，全球气温骤降。这片黑云覆盖了地球几十年，植物无法从阳光中获取能量。海洋中的藻类和森林逐渐死亡。
这种撞击相当于人类历史上最强地震的100万倍，爆炸的能量相当于地球上核武器总爆炸的1万倍，导致21000立方千米的物质进入大气层。由于大气中尘埃密度高，阳光无法到达地球，导致地球表面温度迅速降低。没有阳光，植物逐渐枯萎死亡；没有植物，食草恐龙饿死；没有了食草动物，食肉恐龙也失去了食物来源，在绝望和自相残杀中慢慢灭绝。几乎所有的大型陆地动物都没有幸免，在寒冷和饥饿中绝望地死去。小型陆生动物和一些哺乳动物一样，靠吃剩的食物勉强生存，终于熬过了最艰难的时光，直到古近纪陆生脊椎动物重新繁荣起来。
遵循陆地生态系统的灭绝规律，那么上龙这样的庞然大物应该是最容易灭绝的，但事实上，上龙在侏罗纪和白垩纪交界处发生的大灭绝中幸存了下来。不仅如此，在接下来的白垩纪中期大灭绝事件中，它们再次挺过了危机，没有受到任何可见的影响。当时，它们的外貌与近1亿年前的祖先几乎一模一样。作为海洋中的顶级捕食者，上龙为许多重大灭绝事件而自豪。侏罗纪海洋中还有一种进化良好的海洋动物——大眼鱼龙。大眼鱼龙作为整个鱼龙群中最高级的成员，它的眼睛很大，牙齿很小，有着适合快速游泳的体型，这一切都是为了适应捕猎生态金字塔底层的小猎物而进化出来的。然而在侏罗纪末期，大眼鱼龙灭绝了。更离奇的是，一些更原始的鱼龙，如保持着大牙、强嘴、长身的格兰岛鱼龙，幸存下来，进入了白垩纪早期。然而，它们在食物链中的地位仍然比龙低得多。因此，白垩纪中期灭绝浪潮袭来时，残存的鱼龙全部灭绝，而位于食物链顶端的上龙等巨型海洋动物仍稳坐泰山。
科学家发现，每一次大灭绝都会在“种群盒子”中打开一些“生态洞”，这些“洞”为那些在大灭绝中幸存下来的动物种群提供了扩大多样性的机会。比如霸王龙的灭绝，最终为狮子、老虎、熊开辟了道路。虽然海洋动物的灭绝规律与陆地相反，但灭绝还是会打开“口子”。那么，在白垩纪中期，当所有鱼龙种群灭绝后，剩下的海怪会有什么反应呢？其中有没有其他爬行动物种群可以充分利用因鱼龙灭绝而留在生态金字塔底层附近的资源？
在白垩纪末期，似乎没有完全食草或食肉的哺乳动物。因为它们的杂食性特征，杂食性、食虫性和食腐动物在这次事件中幸存了下来。哺乳动物和鸟类以昆虫、蚯蚓、蜗牛和其他动物为食，这些动物以死去的植物和动物的死亡而告终。
