Una de las teorías más populares sobre el final del reinado de los dinosaurios en la tierra es la teoría de las colisiones de asteroides. Fue en 1980 que Walter Alvarez presentó esta teoría, un profesor del departamento de la Tierra y Ciencias Planetarias en la Universidad de California, Berkeley. De acuerdo con esta hipótesis, hace unos 65 millones de años, a finales del período Cretácico, un asteroide chocó contra la tierra en la península de Yucatán. Walter y su padre Luis Álvarez fueron los promotores de esta idea, la evidencia que propusieron demostró el aumento de los niveles de iridio en las capas de arcilla de esa época. Afirmaron que el asteroide que golpeó la tierra había creado un enorme cráter en la región de Chicxulub, que ahora se encuentra enterrado debajo de la superficie. De cualquier forma los científicos no están seguros de si los dinosaurios ya estaban disminuyendo en ese momento.
Muchos difieren cuando se trata de los resultados reales del impacto. Se tienen diferentes opiniones y teorías sobre cómo los dinosaurios murieron tras el impacto. Algunos apoyan la idea de que hubo una intensa ola de calor justo después del impacto, mientras que otros sugieren que la temperatura atmosférica de la tierra se redujo drásticamente, o que debido a la colisión la atmósfera se calentó, pero luego la materia expulsada por el cráter provocó un enfriamiento.
En septiembre de 2007, un grupo de científicos del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado y científicos checos encabezados por William Bottke analizaron las probabilidades de que la extinción de los dinosaurios se debiera realmente al impacto de un asteroide. Utilizaron simulaciones por ordenador para averiguar el origen del cráter Chicxulub. Su estudio reveló que, hace unos 160 millones de años, un asteroide gigante llamado Baptistina que se encontraba entre Marte y Júpiter, fue golpeado por un asteroide más pequeño, creándose un grupo de pequeños asteroides destrozados. Los científicos llegaron a la conclusión de que algunas de estas piezas viajaron a toda velocidad hacia la órbita de la Tierra y que uno de ellos golpeó la Península de Yucatán hace 65 millones de años. Sin embargo, otros descubrimientos y análisis posteriores sugirieron que la colisión de asteroides toma decenas de millones de años y es muy improbable que un asteroide de la familia Baptistina pudiera haber creado el cráter de Chicxulub.
Otra teoría intrigante y controvertida sugiere que el paso de la estrella Némesis a través de la nube de Oort Comet pudo desencadenar una lluvia de cometas en la Tierra, pero no hay evidencia que sugiera que esta teoría es cierta.