Das Kreide-Tertiär-Aussterben war das zweitgrößte Massenaussterben aller Zeiten, aber in seiner Größenordnung näher am dritten, dem Ordovizium, als das erste, das Perm-Trias-Aussterben. Es wird angenommen, dass das vor etwa 65.5 Millionen Jahren stattfindende Aussterben der Kreide und des Tertiärs durch einen massiven Asteroideneinschlag auf der Halbinsel Yucatan im heutigen Mexiko verursacht wurde.
Der Asteroid, von dem angenommen wird, dass er das Aussterben der Kreidezeit und des Tertiärs verursacht hat, hatte einen Durchmesser von etwa 10 km (6 Meilen) und hinterließ einen Krater von mindestens 180 km (110 Meilen) Breite. Der Asteroid erreichte mit einer Geschwindigkeit von etwa 17 km/s in einem spitzen Winkel nach Nordwesten. Der resultierende Aufprall hätte jeden Baum im Umkreis von etwa 800 Meilen um den Aufprallpunkt entzündet und mehr als 80 Kubikmeilen geschmolzenen Gesteins in Richtung des nordamerikanischen Kontinents geschleudert.
In der nächsten Stunde oder so hätte dies geschmolzenes Feuer auf den größten Teil der heutigen Vereinigten Staaten regnen lassen und viele Organismen direkt getötet. Winzige Staubpartikel würden in die Stratosphäre aufsteigen und dort bleiben und die Sonne bis zu einem Jahrzehnt lang blockieren. Dies störte die Photosynthese stark und verursachte den Tod vieler Pflanzen.
Das Aussterben der Kreide und des Tertiärs verwüstete das Leben an Land und im Meer. In den Ozeanen wurde die Hälfte aller Kieselalgen ausgelöscht, zusammen mit zahlreichen benthischen Foraminiferen (wichtige Meeresmikroben). Tiere, die von der Primärproduktion abhängig waren (Pflanzen und Algen), starben vorzugsweise aus, während Allesfresser, Detrivore und Pilze überlebten. Zahlreiche Kopffüßergruppen starben aus, darunter alle Ammoniten und Belemnoiden, ikonische Meerestiere des Mesozoikums. Rudisten, riffbildende Muscheln, starben ebenso aus wie etwa 20 % der Haifamilie und 30 % der Ameisenhäuter (Seesterne und Verwandte). Mosasaurier und Plesiosaurier, zwei gigantische Arten von Reptilien-Meeresräubern, starben während des Aussterbens der Kreide und des Tertiär ebenfalls aus.
Landtiere erlitten die größten Verluste. Alle nicht-Vogel-Dinosaurier starben aus, einschließlich Theropoden (Fleischfresser wie T. Rex), Sauropoden (riesige Vierbeiner wie Brachiosaurus) und Ornithischianer (der Rest, einschließlich Pflanzenfresser wie Triceratops). Der Grund für ihr Aussterben ist wahrscheinlich dreifach – ihre Größe macht sie abhängig von der Verfügbarkeit von viel Nahrung, ihnen fehlte die Fähigkeit zu graben, zu schwimmen oder zu tauchen, was bedeutete, dass sie sich nirgendwo vor den schlimmsten Umweltbelastungen verstecken konnten, und sie waren größtenteils abhängig auf die Primärproduktion (Pflanzen), die meistens durch die Blockierung der Sonne ausgestorben sind.
In der Zwischenzeit, im Zuge des Aussterbens der Dinosaurier, begannen sich zwei Gruppen zu diversifizieren und zu gedeihen: Vögel, die von Dinosauriern abstammen, und Säugetiere, die bereits seit Dutzenden von Millionen Jahren als kleine Insektenfresser und Allesfresser im Schatten herumliefen von Dinosauriern.