暴龍的模型位於森肯貝格博物館

前寒武紀（英語：Precambrian）是地質年代中，對於顯生宙之前數個宙（eon）的非正式名稱，原本正式的名稱是隱生宙（Cryptozoic eon），但後來拆分成冥古宙、太古宙與元古宙三個時代。開始於大約45億年前的地球形成時期，結束於約5億4200萬年前，大量的肉眼可見的硬殼動物誕生之時。

儘管前寒武紀佔了地球歷史中大約八分之七的時間，但人們對這段時期的了解相當少。這是因為前寒武紀少有化石紀錄，且其中多數的化石，如疊層石，只適合用來作生物地層學研究。此外，許多前寒武紀時期的岩石已經嚴重變質，使其起源變得晦澀不明。而其他的要不是已經腐蝕毀壞，就是還埋藏在顯生宙地層底下。

大約在45億年前左右，原始的地球從環繞太陽的物質之中聚集而成。不久之後可能又因為小行星（大小如火星）的撞擊，而分離出月球。一開始地球表面皆為岩漿覆蓋，穩固地殼則大約出現於44億年前。目前已知最古老的岩石發現於澳洲西部，放射性分析顯示一塊鋯石結晶已有大約44億400萬年歷史。

目前並未明瞭生物究竟起源於何時。在格陵蘭西岸海外群島曾發現一些古老石頭，內含38億年前的碳，可能是早期的有機物。此外在澳洲西部有一些保存良好的細菌，年代已超過34億6000萬年。目前已知最早的複雜多細胞生命型態，可能出現於大約6億年前；而世界各地有許多5億4200萬年前到6億年前之間的軟體無殼動物化石，稱為埃迪卡拉生物群（Ediacaran biota）。至於硬殼動物則出現於前寒武紀結束之後。

大約在5億4400萬年前，也就是前寒武紀的結尾，出現了許多不同型態的動物。這些動物群統稱為小殼動物群（small shelly fauna），目前所知有限。寒武紀的極早期發生了寒武紀大爆發（生命型態的快速分化與數量增加），導致伯吉斯動物群（Burgess fauna）的出現。

前寒武紀中包含有成鐵紀、層侵紀、造山紀、固結紀、蓋層紀、延展紀、狹帶紀、拉伸紀、成冰紀與埃迪卡拉紀。之後的下一個時期寒武紀，則是顯生宙裡的第一代（era）第一紀（period）。

元古宙（Proterozoic）：從寒武紀下緣的5億4200萬年前開始，一直延續到25億年前。過去曾有許多不同的界定範圍，不過目前已固定從5億4200萬年前開始計算。「元古宙」一詞早期是「前寒武紀」的同義詞，包括了所有寒武紀以前的時代。

新元古宙（Neoproterozoic）：元古宙晚期，大約從寒武紀底層下緣開始，直到9億年前為止。不過目前傾向指5億4200萬年前到6億年前。

埃迪卡拉紀（Ediacaran）：國際地質科學聯盟（IUGS）在2004年宣布了埃迪卡拉紀的官方定義。此紀開始於6億2000萬年前，結束於5億4200萬年前，也就是寒武紀開端。這段期間曾存在埃迪卡拉動物群。

成冰紀（Cryogenian）：提議中的新元古宙分期。

拉伸紀（Tonian）：提議中的新元古宙分期。

中元古宙（Mesoproterozoic）：元古宙中期，大約為9億年前到16億年前。

古元古宙（Paleoproterozoic）：元古宙早期，大約為16億年前到25億年前。

太古宙（Archaean）：約25億年前到38億年前。: Roughly from 2500-3800 Ma.

冥古宙（Hadean）：早於38億年前。地球上已知最早的鋯石結晶經測試已有44億年歷史。其他隱生宙岩石紀錄有些來自月球或隕石。

大氧化事件，是指約26億年前，大氣中的游離氧含量突然增加的時間。這一事件的具體原因尚不得知，目前只有若干種假說能加以解釋。大氧化事件使得地球上礦物的成分發生了變化，也使得日後動物的出現成為了可能。

據英國《獨立報》報導，引起大氣中氧含量增加的“大氧化事件”是地球大氣層發生的最重大的一次改變，它使我們現在能夠呼吸到賦予生命的氧氣。現在加拿大科學家揭開了早期大氣裏的氧氣為什麼會突然增多之謎。

如果沒有氧氣，地球上就不會有我們現在已知的生命存在。它所提供的超級動力空氣，促使地球上的生物多樣性迅速增加，使大到恐龍和小到最小的蝦等體積各異的動物出現。空氣中大約21％都是氧氣。氧氣是活有機體通過有氧呼吸，把食物轉變成能量的最佳方式。然而，大氣並非一直都含有豐富的氧氣，而且好多代科學家一直都無法解釋氧氣產生的原因。

最近加拿大埃德蒙頓阿爾伯塔大學的庫爾特·康豪瑟爾領導的一個科研組通過研究，指出在27億年前地球上出現單細胞生物的時候，早期大氣裏的氧氣為什麼會突然增多。他們認為那時“大氧化事件”已經開始，破壞氧氣的微生物統統死光，這為產生氧氣的微生物生存提供更大優勢。被稱作鎳的一種微量金屬數量下降，導致“大氧化事件”發生，這促使地球上的氧氣迅速增多，生命慢慢形成。

鎳在大氣氧氣積聚過程中所起的重要作用是個新發現。如果康豪瑟爾教授和他的同事的結論是正確的，那麼這項發現不僅能解釋生命出現爆發式進化的原因，而且還能解釋為什麼地球是圓的，因為氧氣的腐蝕作用對侵蝕岩石，形成河流和雕刻海岸線至關重要。華盛頓卡內基研究所的多明尼克·帕皮諾說：“‘大氧化事件’徹底改變了地表環境，最終使高級生命誕生。這是地球生命進化的一個重要轉捩點，我們正在瞭解這種事情是如何發生的。”

氧是一種活性很強的分子，如果不是一直有氧生成，它很快就會從地球上消失。現在主要依靠植物進行光合作用，氧氣才能在大氣中不斷積聚。光合作用把陽光轉變成化學能和氧氣。據悉，在25億年前出現“大氧化事件”時，第一種光合微生物“藍綠”藻或者稱藍細菌大約已經進化了3億年。但是它們生成的氧氣很快就被數量更多的產甲烷細菌生成的甲烷破壞掉了。產甲烷細菌不需要氧氣，它們可通過無氧呼吸繼續生存下去。

產生甲烷細菌現在仍生活在多水、缺氧的沼澤和濕地等環境中，鎳是確保它們繼續生存下去的重要元素。如果缺少鎳，對這些產甲烷細菌至關重要的酶就會遭到致命破壞。這些科學家發現，通過分析水成岩，可以檢測到38億年前早期地球上的海洋裏的鎳含量。他們發現，27億年前到25億年前，即“大氧化事件”開始的時候，鎳的數量出現急劇下降。帕皮諾說：“兩個時間段非常吻合。鎳的下降為‘大氧化事件’打好了堅實基礎。通過對產甲烷生物的瞭解可知，鎳含量下降有效降低了甲烷生成。以前沒有人考慮過地球上的氧氣增多與鎳之間的聯繫。但是研究說明，這個聯繫可能對地球環境和生命史產生了巨大影響。”

康豪瑟爾表示，這項研究支持了以下觀點：產甲烷細菌在數億年間，一直阻止氧氣在早期地球大氣裏積聚。科學家認為，這個時期地殼降溫導致鎳水準下降，地殼降溫意味著有更少鎳通過火山爆發的形式進入海洋。康豪瑟爾說：“我們對層狀鐵礦地層裏的岩石所含的鎳進行研究，發現在大約25億年前，這種物質的量僅為以前的一半。不過我們要解決的問題是，鎳水準降低會讓產甲烷細菌出現什麼反應。我們認為這些微生物都死光了。”雖然“大氧化事件”沒像現在這樣，使氧氣水準突然上升，但是它確實使地球大氣裏的氧氣顯著增加，而且這種趨勢一直在持續，從沒被逆轉過。

寒武紀（Cambrian）是顯生宙（Phanerozoic）的開始，距今約5億7千萬年前-5億1千萬年。這個名字來自於英國威爾斯的一個古代地名羅馬名稱「Cambria」，該地的寒武紀地層被最早研究。中文名稱源自舊時日本人使用日語漢字音讀的音譯名「寒武紀」（音讀：カンブキ 羅馬字：kan bu ki）。

寒武紀可再分為早寒武紀、中寒武紀、晚寒武紀。寒武紀是顯生宙最早的地質時代，下一個紀是奧陶紀。

寒武紀距今十分久遠，我們對當時的地貌幾乎一無所知。只知當時的大陸有一塊主要的和幾塊較小的。當時的動物都住在海洋。寒武紀氣候溫暖，海平面升高，淹沒了大片的低漥地。這種淺海地帶為新的物種誕生創造了極為有利的條件，產生了一批具有堅硬的貝殼或內骨骼的動物。牠們形成化石很容易，因此和以前的軟體動物不同，寒武紀動物留下了大量遺體。

在這時期中，地球上首次出現了帶硬殼的動物。雖然寒武紀的動物是海生動物，但牠們很少遨遊大海，而是貼近海底生活。很多已知的寒武紀動物都可在伯吉斯頁岩中發現。生物群以海生無脊椎動物為主，特別是三葉蟲、低等腕足類和古環動物；紅藻、綠藻等開始繁盛。

寒武紀生物空前的繁榮昌盛，可謂動物演化史上的大爆炸。新產生的動物有的到了寒武紀末已經滅亡，如在有名的伯吉斯頁岩(Burgess shale)中首次發現的化石。今天主要的動物類群都是在寒武紀出現的，包括我們人類所屬的脊索動物(Chorbate)。

寒武紀大爆發，也稱為寒武紀生命大爆發，是指在距今5.3億年前的寒武紀時期，短短200萬年間，生命進化出現飛躍式發展的情形。幾乎所有動物的「門」都在這一時期出現了。因出現大量的較高等生物以及物種多樣性，於是，這一情形被形象地稱為生命大爆發。這也是顯生宙的開始。

在世界各地發現的化石群共同印證了這一生命進化史上的壯觀景象，例如伯吉斯頁岩。在中國雲南省澄江縣發現的這一時期的化石群相當典型，非常多的不同種類的生物幾乎同時在這一時期出現。

寒武紀大爆發的事實也曾讓提出演化論的達爾文非常困惑，在《物種原始》中寫道：「這件事情到現在為止都還沒辦法解釋。所以，或許有些人剛好就可以用這個案例，來駁斥我提出的演化觀點」。但即使到今日，寒武紀大爆發仍是科學界的一大謎題，尚待更多的考古證據出土，也許就能窺見當時的實際情況，找出真正的原因。

針對寒武紀大爆發，學界曾經提出過幾種假說：

A.地球在寒武紀之後才出現足以保存化石的穩定岩層，而前寒武紀的沉積物毀於地熱和壓力無法形成化石。

B.生物到了寒武紀才演化出能夠形成化石的堅硬軀體。

C.大氣中累積足夠的氧氣量，足以使大量動物短時間演化，並且形成臭氧層隔離紫外光。

D.某些掠食性動物侵入物種穩定平衡的地區，減少原先佔優勢的物種，釋放生態棲位給其餘物種，進而促進大量物種歧異度的增加。

寒武紀-奧陶紀滅絕事件是約於4.88億年前，第一次發生的生物集群滅絕事件。這次事件發生在顯生宙，結束了古生代的寒武紀，並進入奧陶紀。當時消滅了很多腕足動物門、牙形石及嚴重減少了三葉蟲的物種數目，在地球上約49%的屬(屬是拉丁語：genus是生物分類法中的一級，位於科和種之間。)都在這次事件中消失。

奧陶紀(Ordovician，符號O)是地質時代中的一個紀，開始於同位素年齡488.3±1.7百萬年(Ma)，結束於443.7±1.5Ma。「奧陶」（Ordovices）原是英國威爾斯一古代民族名，後被地質學家用來作地質年代名。中文名稱源自舊時日本人使用日語漢字音讀的音譯名「奧陶紀」（音讀：オードーキ 羅馬字：oo doo ki）。

奧陶紀期間藻類如鈣藻廣泛發育，海生無脊椎動物和三葉蟲、筆石、頭足類、腕足類、棘皮動物如海林檎等非常繁盛，板足鱟出現，發現可靠的四射珊瑚。奧陶紀屬於顯生宙古生代，年代：5.1億年前—4.35億年前。奧陶紀包括了早奧陶紀、中奧陶紀、晚奧陶紀。

托阿爾階滅絕事件（Toarcian extinction）又名普林斯巴赫階-托阿爾階滅絕事件（Pliensbachian-Toarcian extinction）、早侏羅紀滅絕事件（Early Jurassic extinction），發生於侏羅紀早期的普林斯巴赫階與托阿爾階之間，約1億8300萬年前。

托阿爾階滅絕事件對於海生生物的影響最大，尤其是菊石等軟體動物。全球許多地層可發現當時滅絕的證據，例如日本鄰海、安第斯盆地、以及前特提斯洋的殘留海床。證據顯示當時的海水深層有缺氧事件發生，可能是這次海洋生物滅絕的原因。而另一可能原因，則是卡魯-費拉火山爆發，卡魯-費拉火成岩省位於南非與南極洲，並遍及南美洲、印度、澳洲、與紐西蘭，發生時間為約1億8300萬年前。

古生代(Paleozoic，符號PZ)是地質時代中的一個代，開始於同位素年齡542±0.3百萬年(Ma)，結束於251±0.4Ma。

古生代是顯生宙的第一個代，上一個代是元古宙的新元古代，下一個代是中生代。古生代包括了寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀。其中寒武紀、奧陶紀、志留紀又合稱早古生代，泥盆紀、石炭紀、二疊紀又合稱晚古生代。

古生代意為遠古的生物時代，持續了三千五百萬年，對動物界來說，這是一個重要時期。它以一場至今不能完全解釋清楚的進化拉開了寒武紀的序幕。寒武紀動物的活動範圍只限於海洋，但在古生代的廷續下，有些動物的活動轉向乾燥的陸地。古生代後期，爬行動物和類似哺乳動物的動物出現，古生代以迄今所知最大的一次生物絕滅宣吿完結。

白堊紀-第三紀滅絕事件（Cretaceous–Tertiary extinction event）是地球歷史上的一次大規模物種滅絕事件，發生於中生代白堊紀與新生代第三紀之間 ，約6550萬年前，滅絕了當時地球上的大部分動物與植物，包含恐龍在內。白堊紀-第三紀滅絕事件因為造成恐龍的滅亡與哺乳動物的興起而著名，但是，二疊紀-三疊紀滅絕事件滅絕了當時地球約90%的生物，才是地質年代中最嚴重的生物集體滅絕事件。

在白堊紀與第三紀的地層之間，有一層富含銥的黏土層，名為"K-T界線"。K是德文的白堊紀（Kreidezeit）縮寫，T則是第三紀（Tertiary）的縮寫。由於國際地層委員會不再承認第三紀是正式的地質年代名稱，由古近紀與新近紀取代。因此，白堊紀-第三紀滅絕事件又可稱為白堊紀-古近紀滅絕事件（Cretaceous—Paleogene extinction event）。

恐龍（不包含鳥類）的化石僅發現於K-T界線的下層，顯示牠們在這次滅絕事件發生時（或之前）迅速滅絕。有少部份恐龍化石發現於K-T界線之上，但這些化石被認為是因為侵蝕等作用，而被帶離原本的地點，然後沉積在較年輕的沉積層。除了恐龍以外，滄龍科、蛇頸龍目、翼龍目、以及多種的植物與無脊椎動物，也在這次事件中滅絕。哺乳動物與鳥類則存活下來，並輻射演化，成為新生代的優勢動物。

大部分的科學家推測，這次滅絕事件是由一個或多個原因所造成，例如：小行星或彗星引起的撞擊事件、或是長時間的火山爆發。希克蘇魯伯隕石坑等隕石坑以及德干暗色岩的火山爆發，與K-T界線的時間相近，被認為最有可能與這次滅絕事件的主因。撞擊事件或火山爆發將大量灰塵進入大氣層中，遮闢了陽光，降低了植物的光合作用，進而對全球各地的生態系造成影響。但也有少數科學家認為，這次滅絕事件是緩慢發生的，而滅絕的原因是逐漸改變的海平面與氣候。

雖然白堊紀-第三紀滅絕事件造成許多物種滅絕，但不同的演化支，或是各個演化支內部，呈現出明顯差異的滅絕程度。由於大氣層中的微粒遮闢了陽光，減少抵達地表的太陽能，依賴光合作用的生物衰退或滅絕。在白堊紀晚期，食物鏈底層是由依賴光合作用的生物構成，例如浮游植物與陸地植物，如同現今的狀況。證據顯示，草食性動物因所依賴的植物衰退，而數量減少；同樣地，頂級掠食者（例如暴龍）也接連受到影響。

顆石藻（Coccolithophore）與軟體動物（包含菊石亞綱、厚殼蛤、水生蝸牛、蚌），還有以上述硬殼動物維生的動物，在這次滅絕事件中滅亡，或遭受嚴重打擊。例如，滄龍類被認為以菊石為食，這群海生爬行動物在白堊紀-第三紀滅絕事件中滅亡。

雜食性、食蟲性、以及食腐動物在這次滅絕事件中存活，可能因為牠們的食性較多變化。白堊紀末期似乎沒有完全的草食性或肉食性哺乳動物。哺乳動物與鳥類藉由以昆蟲、蚯蚓、蝸牛…等動物為食，而在K-T事件中存活，而這些動物則以死亡的植物與動物為食。科學家假設，這些生物以生物的有機碎屑為生，因此得以在這次植物群崩潰的滅絕事件存活。

在河流生物群落中，只有少數動物滅亡；因為河流生物群落多以自陸地沖刷下來的生物有機碎屑為生，較少直接以活的植物為生。海洋也有類似的狀況，但較為複雜。生存在浮游帶的動物，所受到的影響遠比生存在海床的動物還大。生存在浮游帶的動物幾乎以活的浮游植物為生，而生存在海床的動物，則以生物的有機碎屑為食，或者可轉換成以生物的有機碎屑為食。

在這次滅絕事件存活下來的生物中，最大型的陸地動物是鱷魚與離龍目，是半水生動物，並可以生物碎屑為生。現代鱷魚可以食腐為生，並可長達數月未進食；幼年鱷魚的體型小，成長速度慢，在頭幾年多以無脊椎動物、死亡的生物為食。這些特性可能是鱷魚能夠存活過白堊紀末滅絕事件的關鍵。在滅絕事件過後，造成許多空缺的生態位，生態系統花了長時間才恢復原本的多樣性。

在鈣質微型浮游生物的化石記錄中，白堊紀末滅絕事件是最大規模的集體滅絕之一；鈣質微型浮游生物形成的鈣質沉積層，也是白堊紀的名稱來源。這次滅絕事件對鈣質微型浮游生物的影響，只有到種的程度。根據統計分析，這段時間的海洋生物物種數量降低，多是因為迅速的滅亡，而非物種形成的減少。由於微生物的化石記錄多由囊胞所構成，而不是所有的甲藻門（Dinoflagellate）都具有囊胞，因此K-T界線時期的甲藻類化石記錄並不明確，造成相關研究的差異。 2004年的一個研究，則認為當時的甲藻類並沒有發生明顯變動。

最早自奧陶紀之後，放射蟲（Radiolaria）一度消失於化石記錄。在白堊紀/第三紀交界，可以找到少量的放射蟲化石。沒有證據顯示當時的放射蟲遭到大規模的滅絕。在古新世早期，放射蟲在南極區相當繁盛，這可能因為寒冷的氣候。 接近46%的矽藻物種，繼續存活到上古新世。這顯示白堊紀末的矽藻滅絕程度並不嚴重，層度僅到種的程度。

自從1930年代以來，科學家已著手研究白堊紀與第三紀交接時的有孔蟲門（Foraminifera）滅絕狀況。自從撞擊事件可能造成白堊紀末滅絕事件的理論出現後，更多科學家研究K-T界線時的有孔蟲門滅絕狀況。但科學界對此的意見分為兩派，一派認為有孔蟲門主要因為這次滅絕事件而影響，另一派認為在白堊紀與第三紀交接時期，有孔蟲門有過多次的滅絕與復原。

底棲的有孔蟲類主要以生物有機碎屑為食，隨者白堊紀末滅絕事件造成大量海洋生物死亡，眾多的底棲有孔蟲類也跟者滅亡。在海洋生態圈復原後，底棲有孔蟲類的食物來源增加，物種形成也跟者增加。浮游植物在古新世早期復原，提供大型的低棲有孔蟲類食物。直到滅絕事件後的數十萬年，約在古新世早期，低棲生態系統才完全復原。

化石證據顯示，在白堊紀-第三紀滅絕事件的前後，海生無脊椎動物有相當大的變化。但化石紀錄的缺乏，使得無法顯示出真實的滅絕比例。

介形綱（Ostracoda）是甲殼亞門的一綱，這群小型動物在馬斯垂克階上層相當繁盛，在多個地區留下化石紀錄。一個針對介形綱化石的研究，顯示介形綱在古新世時期的多樣性，低於第三紀的其他時期。但目前的研究無法確定介形綱的衰退，是在白堊紀末事件的之前或之後發生。

在白堊紀晚期的珊瑚綱石珊瑚目中，有接近60%的屬消失，沒有存活到古新世。近一步的研究顯示，棲息於溫暖、副熱帶、淺海地區的珊瑚，記有98%的種滅亡。而那些棲息於較寒冷、透光帶以下、單獨生長、無法形成珊瑚礁的珊瑚，受到滅絕事件的影響較小。與進行光合作用的海藻共生共存的珊瑚，則在白堊紀-第三紀滅絕事件中大量滅亡。但除了研究K-T界線到古新世地層中的珊瑚化石以外，還要參考當時的珊瑚礁生態系統變化。

在K-T界線之後，頭足綱、棘皮動物、雙殼綱的屬數量，呈現明顯的減少。而大部分的腕足動物，在白堊紀末滅絕事件中存活，並在古新世早期開始多樣化。

在軟體動物頭足綱中，大部分的物種在這次滅絕事件滅亡，只有鸚鵡螺亞綱（以現代的鸚鵡螺為代表）與鞘亞綱（演化成現代的章魚、魷魚、烏賊）存活至今。這些滅亡的物種包含獨特的箭石，以及高度多樣性、分佈廣泛且數量眾多的菊石。研究人員指出鸚鵡螺亞綱產的卵較大、數量較少，是牠們存活下來的重要原因。而菊石產的卵數量眾多、以浮游生物方式生存，因此在白堊紀末滅絕事件中滅亡。在全球各地的菊石滅亡之後，鸚鵡螺類的外殼開始輻射演化，演化出不同的形狀，構造日益複雜，與昔日的菊石類似。

在棘皮動物中，接近35%的屬在這次滅絕事件中消失。其中，生存在低緯度、淺水的棘皮動物滅亡比例最高；而生存在中緯度、深海區域的棘皮動物，被影響的程度則較小。這種滅絕模式的成因可能是棲息地的消失，尤其是淺水地區的碳酸鹽岩台地。

其他的無脊椎動物，例如厚殼蛤類（可形成礁的蛤蜊）與疊瓦蛤（現代扇貝的大型近親），則在白堊紀-第三紀滅絕事件中全數滅亡。

許多白堊紀末滅絕事件的研究，都關注於恐龍如何滅絕。除了少數的爭議研究，大部分科學家同意恐龍（不包含鳥類）在白堊紀末滅絕事件中滅絕。關於恐龍的滅絕過程分為兩派意見，第一派認為在白堊紀的最後數百萬年，恐龍的多樣性已出現衰退，第二派則認為，在最後數百萬年，並沒有跡象顯示恐龍的衰退。而目前科學家仍無法根據這個時期的恐龍化石，在這兩派意見中做出定論。目前沒有證據顯示馬斯垂克階晚期的恐龍，有穴居、游泳、潛水等習性，所以無法減低環境變動所帶來的影響。某些小型的恐龍可能會存活下來，但牠們不分草食性或肉食性，都會面臨植物或獵物的短缺。

近年來，關於恐龍是內溫性動物的證據日漸增多，恐龍與近親鱷魚的不同代謝程度，有助於科學家研究牠們在白堊紀末的滅絕與存活原因。鱷魚屬於冷血動物，可以連續數個月未進食；而恐龍體型接近的溫血動物，需要更多的食物來源，以維持較快的代謝率。因此當K-T事件發生時，整個食物鏈崩潰，需要大量食物的恐龍滅亡，而鱷魚繼續存活。鳥類與哺乳類等內溫性動物，可能因為體型較小而所需食物較少，加上其他因素，得以在這次滅絕事件倖存。

有數個研究人員主張，恐龍的滅絕是逐漸性的，甚至有恐龍存活到古新世。他們宣稱在海爾河組的岩層中，在K-T界線的上方1.3公尺處，發現了7種恐龍牙齒化石，意味者在K-T界線後的4萬年，仍有恐龍存活者。在猶他州聖胡安河的白楊山砂岩層（Ojo Alamo Sandstone），發現了鴨嘴龍類的包括股骨在內的34塊骨骼化石，附近有古新世的標準花粉，也得到了古地磁證據的支持。

科羅拉多州的阿尼馬斯組（Animas Formation）含恐龍部分的時代也可能屬於古新世。這個發現顯示該種恐龍存活到第三紀，接近6450萬年前，K-T界線後的100萬年。如果這個發現屬實，這種鴨嘴龍類將成為倖免存活的演化支。但是有些人研究認為，上述化石可能因為侵蝕作用，而被帶離原本的地點，而在較年輕的沉積層中再度沉積。2004年的一項研究表明在中國南雄盆地發現的鴨嘴龍化石和蛋化石中發現有第三紀的花粉沉積。

關於白堊紀-第三紀滅絕事件的持續時間，長久以來仍處於爭議中，因為某些理論認為這次滅絕事件的過程很短（從數年到數千年之間），而其他的理論則認為滅絕的過程持續了長時間。由於不可能找到一個物種的完整化石紀錄，所以已滅絕物種的真正滅絕時間，可能晚於最後的化石紀錄。因此，滅絕事件的經歷時間難以測定。科學家已發現少數橫跨K-T界線、帶有化石的地層，年代從K-T界線前數百萬前，到K-T界線後近百萬年。

關於白堊紀-第三紀滅絕事件的成因，科學家們目前已提出數個理論。這些理論多關注於撞擊事件，或是火山爆發，某些理論甚至認為兩者都是原因。在2004年，J. David Archibald與David E. Fastovsky試圖提出一個結合多重原因的滅絕理論，包含：火山爆發、海退、以及撞擊事件。在這個理論中，白堊紀晚期的海退事件，使陸地與海洋生物群落面臨棲息地的改變或消失。恐龍是當時最大的脊椎動物，首先受到環境改變的衝擊，多樣性開始衰退。火山爆發噴出的懸浮粒子，使得全球氣候逐漸冷卻、乾旱。最後，撞擊事件導致依賴光合作用的食物鏈崩潰，並衝擊已經衰退的陸地食物鍊與海洋食物鏈。多重原因理論與單一原因理論的差別在於，單一原因難以達成大規模的滅絕事件，也難以解釋滅絕的模式。

在1980年，諾貝爾物理學獎得主路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）、與兒子沃爾特·阿爾瓦雷茨（Walter Alvarez）、弗蘭克·阿薩羅（Frank Asaro）、海倫·米歇爾（Helen Michel）等人發現，全球的白堊紀與第三紀交接地層，地層中的銥含量高於正常標準；舉原始研究中的兩個地層為例，銥含量分別是正常標準的30倍、130倍。銥（Ir）是種地球地殼中非常少見的金屬，屬於親鐵元素；大部分的親鐵元素在行星分化的過程中沉降到地核部分，例如鐵。由於大部分小行星與彗星常發現銥元素，阿爾瓦雷茨等人認為在白堊紀與第三紀的交接時期，曾有顆小行星撞擊地球表面。 早在1950年代時，已經有類似的撞擊事件理論，但當時沒有發現任何證據。

在2007年9月，美國科羅拉多州美國西南研究院的研究人員威廉·波特克（William Bottke）與數位捷克籍的科學家，利用電腦計算出希克蘇魯伯撞擊事件的可能肇事者。根據他們的模擬計算結果，該隕石坑有90%的可能性是由一個名為巴普提斯蒂娜（298 Baptistina）的小行星所造成的，該小行星直徑接近160公里，目前運行於火星與木星之間；根據推論，在1億6000萬年前，巴普提斯蒂娜小行星被一顆直徑約55公里的未命名小行星撞擊後粉碎，主要的碎片形成巴普提斯蒂娜族小行星帶，而某些碎片則闖入地球的公轉軌道，其中一顆直徑10公里的碎片，在6,500萬年前撞擊了墨西哥尤卡坦半島，形成希克蘇魯伯隕石坑。另外，月球表面的第谷環形山形成於1億800萬年前，也可能是巴普提斯蒂娜族小行星帶的撞擊結果。

撞擊事件會造成大量的灰塵進入大氣層，遮闢陽光，時間長達1年或1年之內。另外，大量的硫酸以氣溶膠的形式進入平流層中，使抵達地表的日照量降低10%到20%，妨礙植物進行光合作用；平流層內的氣溶膠完全沉降，可能需要10年之內的時間，這將導致植物、浮游植物的大量消失，而在食物鏈上層的草食性動物、掠食性動物也跟者滅亡。

而以生物有機碎屑為食的小型生物，受到滅絕事件的影響較小。撞擊事件後的數小時內，會有大量的紅外線穿透大氣層，對曝露在外的生物造成傷害。 撞擊與再度落下的噴出物，會造成全球性的火風暴。白堊紀晚期的大氣層氧含量高，會助長各地的火勢；而第三紀早期的大氣層氧含量，呈現下降的跡象。如果當時曾發生全球性的火風暴，大氣層中的二氧化碳含量將上升，並在空氣中的灰塵、微粒沉降後，繼續造成短期的溫室效應。在撞擊事件時存活的生物，可能因上述效應而死亡。

撞擊事件可能會造成酸雨，這依撞擊發生地點的地層成分而定。但科學家指出，酸雨造成的影響相對而言較小，而且最多持續約12年。 大自然環境會將酸雨稀釋、中和，而且滅絕事件的部分倖存者對酸雨相當敏感，例如青蛙，顯示酸雨並非滅絕事件的重要因素之一。撞擊產生的灰塵、可能還有帶硫的氣溶膠，會在大氣層中慢慢沉降，最多不超過10年，所以只能解釋迅速的滅絕原因。

位於墨西哥尤卡坦半島沿岸的希克蘇魯伯隕石坑，是最符合阿爾瓦雷茨理論的隕石坑。在1978年，格倫·彭菲爾德（Glen Penfield）發現並進行希克蘇魯伯隕石坑的鑑定工作。在1990年，其他研究人員完成希克蘇魯伯隕石坑的研究，該隕石坑呈橢圓形，平均直徑為180公里，規模符合阿爾瓦雷茨理論的推測。

從隕石坑的地點與形狀判斷，該小行星撞擊到陸地與海洋交界，除了造成大量灰塵與微粒，還有大型的海嘯。加勒比海與美國東部的數個地層，在當時為陸相地層，卻發現來自海洋的砂；在其他的海相地層，則發現來自陸地的植物碎屑與岩石。撞擊發生處有碳酸鈣地層，這將產生大量的二氧化硫氣溶膠，也會降低地表的日照量，造成酸雨，對植物、浮游生物、具有鈣質外殼的生物造成傷害，例如顆石藻與軟體動物。

在2008年8月，一群科學家利用地震學資料，提出該隕石撞擊到的水域，比平常所認定的更深。他們提出這將造成更多的硫酸氣溶膠，嚴重影響氣候，造成更多酸雨。大部分的古動物學家同意在6,500萬年前曾有發生小行星撞擊地球，但撞擊事件是否還有其他因素，仍在研討、探究中。

德干暗色岩火山爆發在2000年以前，就有德干暗色岩洪流玄武岩是這次滅絕事件的主因，但因為這次火山爆發始於6,800萬年前，並持續超過200萬年，所以當時認為德干暗色岩火山爆發所造成的滅絕事件應該是逐步、緩慢的。但現在有證據顯示，有2/3的德干暗色岩地形，是在一萬年內形成的，發生於6,550萬年前。顯示這次火山爆發造成了快速的滅絕事件，可能在數千年內，但還是遠比撞擊事件長。

德干暗色岩火山爆發藉由數種方式造成了滅絕事件，灰塵與二氧化硫與二氧化碳等溫室氣體大量噴出，灰塵使地表的日照量下降，植物的光合作用減少；當灰塵慢慢降落至地表時，火山爆發噴出的二氧化碳氣體，可能增加了溫室效應。許多植物因此而死亡，草食性恐龍因沒有食物而滅亡，而肉食性恐龍也相繼滅絕。在恐龍大規模滅絕前，火山爆發噴出的氣體，似乎與全球暖化有關。有證據指出在希克蘇魯伯撞擊事件之前的50萬年內，大氣溫度曾上升8 °C。

在德干暗色岩火山爆發仍被認為是緩慢滅絕事件時，路易斯·阿爾瓦雷茨便已提出古生物學家被少數的資料所混淆。他的警告當時被沒有被接受，但後來針對化石層的研究工作，證明早期的相關研究有誤。目前大部分古生物學家已普遍接受撞擊事件是白堊紀末滅絕事件的主要原因。不過，路易斯·阿爾瓦雷茨的兒子華爾特·阿爾瓦雷茨（Walter Alvarez）認為在這次撞擊事件前，地球上已發生其他重大事件，例如：海平面下降、造成德干暗色岩的大規模火山爆發，它們可能也是這次滅絕事件的綜合原因之一。

目前已經發現數個隕石坑，形成時間相當於K-T界線。這些發現指出，當時可能有多次撞擊事件發生；這種模式類似發生在1994年的蘇梅克-列維9號彗星，因為潮汐力而分裂，數個碎片在接下來的幾天內陸續撞擊木星。這些隕石坑包含：烏克蘭的波泰士隕石坑，直徑24公里，形成時間約在距今6517萬年前（誤差值為64萬年）、北海的銀坑隕石坑，直徑20公里，形成時間約在距今6,500萬年前到6,000萬年前。位於印度外海的濕婆隕石坑，當時位於特提斯洋，也是多重撞擊事件的可能隕石坑之一。

有明確的證據顯示，在白堊紀馬斯垂克階發生大規模的海退，達到中生代以來最低的程度。在世界各地的一些馬斯垂克階地層，最早的部分是海床，較早的部分是海岸地層，最晚部分則是陸相地層。這些地層沒有因為造山運動而傾斜、摺曲的跡象，因此最有可能的解釋是海退。目前沒有海退原因的相關證據，較為普遍的解釋是中洋脊的活動降低，而這些巨大海底山脈隨者自身的重量而緩慢沉降於海底地層中。

大規模海退造成大陸棚大幅消失，棲息在大陸棚(或稱陸棚、大陸架)的海洋生物最豐富，因此海退可能會造成海洋生物的滅絕。研究也顯示，海平面的變化，不足以造成如此嚴重的菊石滅亡。海平面的下降可能造成大氣環流系統與洋流系統的變化，形成氣候變遷；海洋面積的縮小也會使地表的反照率下降，而使全球氣溫上升。

大規模海退也使許多大陸海消失，例如北美洲的西部內陸海道。這些海域的消失，破壞許多存在於1000萬年之前、生物繁盛的海岸平原，例如恐龍公園組。同時，由於陸地相對上升，河流的長度更長，使淡水的生存區域擴張。海洋與淡水區域的消長變化，使淡水脊椎動物增加，而海洋生物則數量減少，例如鯊魚。

全新世滅絕事件是於現今的全新世所發生廣泛及持續的滅絕或生物集群滅絕事件，是為第6次的滅絕事件。涉及的滅絕集群包括了植物及動物的科，如哺乳動物、鳥類、兩棲類、爬行動物及節肢動物，大部份滅絕都是在雨林內發生。於1500年至2006年，世界自然保護聯盟就列出了784個已滅絕物種。不過，有很多實際滅絕的物種都沒有紀錄，一些科學家估計於20世紀，就已有2-200萬個物種實際滅絕。根據物種面積曲線估計，每年就有達14萬個物種滅絕。

廣義來說，全新世滅絕事件包括了於1萬年前人類發展及散佈開始後造成的巨型動物群消失。是次滅絕事件並非源自氣候的轉變及／或人類人口過多。這次滅絕事件發生在更新世-全新世界線，故有時被指為第四紀滅絕事件或冰河時期滅絕事件。不過全新世滅絕事件則延伸至現今的21世紀。

就全新世滅絕事件應否包攬近期的滅絕事件，或是只看為單一次的事件而並未有共識。近期的滅絕時件也包含了植物的滅絕。整體而言，這次事件的特徵就是人為成因的出現及發生在非常短的時間之內。

第四紀滅絕事件或冰河時期滅絕事件的特徵是很多重於40公斤的巨型動物群的滅絕。就大型哺乳動物而言，在北美洲就有33種滅絕；南美洲有46種；澳洲有15種；歐洲有7種；撒哈拉以南非洲只有2種。差不多所有源自南美洲的大型哺乳動物（重於100公斤），包括在南北美洲生物大遷徙中遷往北美洲的也都滅絕了。各大洲中只有南美洲及澳州涉及科以上分類的滅絕。第四紀滅絕事件的成因有兩個主要的假說：氣候轉變及史前殺戮假說。

現今物種滅絕的速度估計是地球演化年代平均滅絕速度的100倍。巨型動物群的滅絕一直持續至21世紀。現代的滅絕事年都是人類造成的直接影響。滅絕率已因培養在野外滅絕的物種（如麋鹿）及保存了在生態上已滅絕的物種（如大熊貓、蘇門答臘犀牛及黑足鼬）等而得到舒緩。

以現今人類破壞環境的頻率計算，估計有一半的物種會於2100年消失。美國科學促進會前主席彼得·雷文（Peter Raven）指出人類所引發生物的滅絕及物種的永久消失，遠超於歷史所造成的幾百倍，於21世紀末將失去大部份物種。現今的生物集群滅絕都是與人類有關，如伐林及其他破壞棲息地的行為、獵殺及煮食、引入非原住的物種、污染及氣候轉變。聯合國亦指自6500萬年前恐龍滅絕後，世界正面臨另一更壞的時期。

所有以往的滅絕事件都是因天然的地質問題，而最短的地質年代也是由數十萬至數百萬年計算。那些事件可能與一些突發事年所引起，如希克蘇魯伯隕石撞擊，複雜的生態相互關係亦令事件惡化。上一次冰河時期巨型動物群的消失也未知是否與人類活動直接或間接有關。

人類活動導致動物及植物的滅絕可以追溯至更新世晚期。人為因素導致的滅絕事件，與及一些預計的事件，都被指為「人類世滅絕事件」或「人類世集群滅絕」。雖然現今的滅絕事件都有紀錄，但其命名卻不同。人類世一詞就並沒有正式的定義，一些會用來指現今及預計發生的滅絕事件。全新世及人類世的界線也不明確，一些學者會將人類影響氣候的時期算計在內，其他的則以工業革命為界。

於更新世晚期巨型草食性動物滅絕的成因有兩個假說：氣候轉變及早期人類對生態的影響。獵殺、為了反芻動物及抵抗肉食性或食腐動物而燒燬一些棲息地，都令草食性動物的生存受到影響。

年代學（Chronology）是確定歷史事件發生時間的科學。根據發生時間順序從最早到最近或者相反的順序排列一系列事件的列表叫做年表（或者歷史年表），而這種記錄歷史的體裁叫做編年體。年代學不同於時間測定學（Chronometry），後者是物理學和工程學的一支，而前者則隸屬於歷史學。

年代學最基礎的概念是紀年和曆法，其中紀年是對時間連續性的記錄，而曆法是對時間周期性的劃分。古代中國使用帝王紀年和年號紀年，以及中國傳統曆法，例如清光緒二十六年（年號紀年，1900年）三月五日（農曆），近代中國開始使用公曆（同時是紀年和曆法）。這兩個概念可以看作是年代學研究的基礎和標準。

確定事物的時間通常可以使用相對年代測定和絕對年代測定兩種方法，前者通過比較相關事物確定時間，比如年代地層學，後者通過事物本身的特性確定時間，比如碳定年法（碳14檢測）等。近年來，年代學研究方法發展十分迅速，特別是貝葉斯分析被經常性的使用，比如在碳定年法中使用。一般來說1960年代之前的年代學測定結果的精確性在今天被置疑，而近期做出的年代學測定一般會更準確，從而對愛好者和記者等更有吸引力。

中國自古以來就有年代學的史書（編年體），例如《春秋》、《竹書紀年》、《資治通鑑》等，但《史記》等「二十四史」則不是以編年體而是以紀傳體形式記述的。日本的正史六國史則全部是以編年體形式記錄的。其他人們所熟知的年代學概念包括諸如閏年、閏月、閏日、閏秒、儒略曆、格里曆、伊斯蘭曆、日本曆法、希伯來曆、天乾地支等等。＊(地質時代~3)＊