小行星理论
1978年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的地质学家路易斯·阿尔瓦雷斯和沃尔特·阿尔瓦雷斯领导的研究小组在意大利的谷比奥地区进行了K-T分界期岩石的研究。一块大约2厘米厚的红色土层吸引了他们的注意。检测结果表明，这块黏土层中，铱的含量比平均水平高了30倍。在地球表面，铱是一种极为罕见的元素。这种元素一般只在不断飘洒向地球的宇宙灰尘中出现，或者在某种火山爆发时由地心涌出。他们认为，铱元素的高含量表明，在6500万年前，一定有一颗直径约为10千米的小行星撞击了地球，在K-T分界期的岩石上留下了它的“签名”——铱元素。
一层铅笔粗细的黏土层标志了白垩纪和第三纪岩石的分界。其中高含量的铱元素只可能从一两个地方来——通过大规模的火山爆发从地球内部的岩浆中喷涌而来；通过小行星的撞击，从太空中来。这两种情况都会给恐龙带来巨大的灾难。
穿过地球大气层的火球留下一条尾迹，逐渐变亮，最后在视野的边缘爆炸。这是1991年9月时南银极的图片。这种陨星撞击地球的结果可能是：相当于上千颗核弹爆炸产生的冲击波；火山爆发的连锁反应；灰尘和气体充满大气层，阻挡阳光长达数月并下酸雨；潮汐对海岸的反复冲击。
K-T分界期的化石显示，在恐龙灭绝后，有一个短暂的蕨类植物繁盛期。类似的情况在今天也可能出现在火山爆发之后。这种情况表明环境发生了重大变化。
这样的事故对于恐龙来说一定是毁灭性的。
小行星以每小时10万千米的速度撞击地球，造成的冲击波会毁灭半径400～500千米范围内的一切物体。撞击还会使海浪冲击所有大陆，并会引发火山爆发等连锁反应。小行星本身可能蒸发，形成庞大的蒸汽云，其中包含大量的灰尘、气体和水蒸气。灰尘可能逐渐扩散，造成全球性的黑暗寒冬，时间可能长达3个月。小行星还可能造成大气升温，导致化学反应，产生酸性气体，如氮氧化物，从而形成酸雨。
在这种条件下，任何大型动物，包括所有恐龙，都无法存活。陆生动物中，最可能在这种环境灾难中生存下来的是体形较小的食腐动物，这些动物的食物来源很多，包括哺乳动物和鸟类。在海洋中，浮游生物会灭绝，支撑大型水生爬行动物的食物链也会随之崩溃。同时，含氧量很低的海水从深海被搅动翻涌而上，酸雨从天而降，由此对大陆架形成的干扰，是造成从浮游生物到菊石等有壳类海洋生物灭绝的原因。
1979年，这一说法被公之于众（公布的那天很快被冠以“历史上最糟的周末”称号），自此对K-T分界线的相关研究传达了更多信息。最重要的是，阿尔瓦雷斯在谷比奥发现的铱元素过量现象在全世界超过50个地方都出现了。毫无疑问，在这一时期的确发生了一些不同寻常的事件。对沉积物的显微镜检验也显示出细小的石英颗粒上有十字形的划痕。这种被称为“石英冲撞”的现象在核爆炸的现场也被发现过。这种现象在K-T分界期出现，证明当时很可能发生了核爆炸性的撞击。
北美洲K-T分界期的植物化石也是发生了短期剧变的证据。在分界线的上层，也就是说，就在事件发生后，沉积物中蕨类孢子植物的数量大幅度增加。我们认为，这是借风力传播种子的蕨类植物，从被摧毁的大陆中部地区快速转移的结果。树木与灌木很快恢复了元气，虽然种类上并不一定是灾难发生前的那些。本来稀少的，以及原先在少数地区生长的物种反而在恐龙灭绝后的土地上占据了统治地位。1980年5月，圣海伦斯火山的爆发表明了现在的火山爆发会导致什么样的结果：周围的植物急剧减少，生存力强的蕨类植物控制了这一地区。过了一段时间，被深埋地下的一些植物的种子和根系开始生长，从其他地区传来的种子也在此生根，又恢复了之前的平衡。K-T分界期传递的信息，也只是能够做出猜测，却不足以予以肯定。南半球高纬度地区的K-T分界期植物生长情况并没有明显的变化，但是恐龙在这一地区也灭绝了。
如果真的有小行星撞击地球的话，它究竟撞在了哪里？据估算，撞击造成的大坑直径应该在180千米左右，但当阿尔瓦雷斯的理论公布时，并没有这种坑洞的迹象，甚至动用卫星拍摄照片也没有发现任何迹象。因此有人猜测撞击点是在海底的某处，所以没有被发现。直至1990年，一处撞击产生的坑洞在墨西哥尤卡坦半岛西北端的海底被发现了。
在这一地区周围800千米的范围内发现了可能是爆炸产生的残片（石英冲撞，树木化石与海底岩石混合在一起），显示了大爆炸的可怕威力。