传统对恐龙的研究，只限于对恐龙化石的描述和简单的讨论。今天的恐龙研究已不单是对化石本身的研究，它还包括了古生物学、复原学、环境学、进化学、生理学等多方面的知识，成为研究恐龙及其与之相关的一系列问题的交叉学科。通过对恐龙的全面了解，人类不仅可以学到很多有关生物学、地质学的知识，还可以通过生物演化、地史变迁来了解人类自身在自然界中的位置，了解环境保护和保持生物多样性的重要意义。
恐龙出现于二亿四千五百万年前，在地球上成功生活了1.6亿年之后，于6500百万年前的白垩纪晚期突然消失，成为地球生物进化史上的一个谜，关于恐龙灭绝的真正原因，一直众说纷纭，至今仍无人能解。不管如何众说不一，但基本上可以分为祸从天降的突变（灾变）论和祸起萧墙的渐变论。
小行星撞地球
长期以来，最权威的观点认为，恐龙的灭绝和6500万年前的一颗小行星有关。据研究，当时曾有一颗直径7～10公里、质量为1.27万亿吨的小行星坠落在地球表面，引起一场大爆炸，爆炸把大量的尘埃抛入大气层，形成遮天蔽日的尘雾，最后把整个地球都笼罩在里面。很快，白天也没有了阳光，导致植物的光合作用中断，植物因而大量枯萎、死亡。吃植物的植食性恐龙因此相继死去。以后，肉食性恐龙也由于失去了食物而灭绝了。
气候骤变
根据深海地质钻探得到的资料，一些科学家认为在6500万年前，地球上的气候发生了异常的变化，温度突然升高。这种变化使散热能力较弱的恐龙无法很好地适应环境，从而引起内分泌系统紊乱，尤其是造成雄性个体的生殖系统严重损坏。结果，恐龙无法繁殖后代，从而走向了最终的绝灭。
地磁的影响
现代生物学证明，某些生物的死亡与磁场有关。对磁场比较敏感的生物，在地球磁场发生变化的时候，有可能导致灭绝。由此推论，恐龙的灭绝可能与地球磁场的变化有关。
生存竞争
达尔文曾提出过以生存竞争、适者生存为精髓的进化论。达尔文认为，生物灭绝的机制与生命产生的机制均受同样的因素制约。每一种生物个体都在某些方面区别于其它生物，而其独一无二的特征是可以遗传的。在这个由无数的生物个体组成的大千世界里，自然界进行着别有创意的选择，只有那些具备某种特殊机能，并且能适应生存环境的物种，才能够幸存下来并不断地得到繁衍，将优秀的品质遗传给后代。而那些不适应者只能灭亡，从此在种群中消失。当某种变化中的种群因为某种原因与主体演化趋势隔离而不能再发生杂交时，就会变成一个完全不同的新物种。以后，当这样的亲缘关系相近的物种相遇时，其中的一种将在生存竞争中获胜，失败者则被无情地淘汰。按照达尔文的观点，这些在6500万年前占据各大陆生态区达1亿多年的神秘动物之所以灭绝，是因为它们失去了生存竞争的能力。
火山爆发
白垩纪晚期，地球上可能发生过大规模的火山爆发，在火山爆发过程中，剧烈的火山活动把大量硫酸盐、二氧化碳及火山灰喷到大气当中。在喷发后的数年中，那些硫酸盐雾和尘埃遮蔽了阳光，导致气候寒冷。一些恐龙被相继冻死，于是恐龙种群在短时间内迅速衰减，直至灭亡。