目前关于恐龙灭绝的猜想有一百多种。其中最引人注目的猜想是陨星撞击说。这种猜想认为恐龙的灭绝和6500万年前的一颗大陨星有关。据研究，当时曾有一颗直径7－10公里的小行星坠落在地球表面，引起一场大爆炸，把大量的尘埃抛入大气层，形成遮天蔽日的尘雾，导致植物的光合作用暂时停止，恐龙因此而灭绝了。小行星撞击理论，很快获得了许多科学家的支持。1991年，在墨西哥的尤卡坦半岛发现一个发生在久远年代的陨星撞击坑，这个事实进一步证实了这种观点。
但也有许多人对这种小行星撞击论持怀疑态度，因为事实是：蛙类、鳄鱼以及其他许多对气温很敏感的动物都顶住了白垩纪而生存下来了。这种理论无法解释为什么只有恐龙死光了。
除了“陨星碰撞说”以外，关于恐龙灭绝之谜的主要猜想还有气候变迁说。6500万年前，地球气候陡然变化，气温大幅下降，造成大气含氧量下降，令恐龙无法生存。也有人认为，恐龙是冷血动物，身上没有毛或保暖器官，无法适应地球气温的下降，都被冻死了。
物种斗争说也是诸多猜想中比较有影响力的说法。恐龙年代末期，最初的小型哺乳类动物出现了，这些动物属啮齿类食肉动物，可能以恐龙蛋为食。由于这种小型动物缺乏天敌，越来越多，最终吃光了恐龙蛋。
此外还有大陆漂移说、地磁变化说、被子植物中毒说等。
关于恐龙灭绝原因的每一种假说和猜想，在科学界都有支持者，但每一种猜想都存在不完善的地方。因此，恐龙灭绝的真正原因，还有待于人们的进一步探究。
