小行星撞击说，又称“阿尔瓦雷茨假说（Alvarez Hypothesis）”，二十世纪七十年代由诺贝尔物理学奖得主、加州大学伯克利分校物理学教授路易斯·阿尔瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）与其儿子Walter Alvarez（地质学家）共同提出。在恐龙灭绝假说中，小行星撞击说最为流行，此说认为，小行星（后有学者认为彗星的可能性更大）才是杀死恐龙的罪魁祸首。

有关恐龙绝灭原因的假说很多，但最有名的莫过于美国科学家路易斯·阿尔瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）父子于二十世纪七十年代提出的小行星撞击理论了。1952年，墨西哥石油公司在尤卡坦半岛寻找石油时，工程师发现了一个地下的隐伏构造；这一构造状似碗形，直径200—300千米，深约3 千米，形成于6500万年前当时石油公司的地质学家认为那是火山形成的。科学家相信，这个隐伏构造当是撞击坑的所在。这个坑现被称为“奇克苏鲁布”（Chicxulub）撞击坑，这是因为奇克苏鲁布镇正好坐落在撞击坑的中心部位。

现今的尤卡坦是陆地，但6500万年前这一带却是一片浅海水域。当年小行星以高速向地球撞来，在临近撞击点的上空，星体突然发生大爆炸，强大的冲击波在一瞬间把撞击点炸出一个巨大的坑，100多立方千米的岩石被挖出。最近，科学家计算出，当时的海啸大浪最高达350米，低的也有100米。据他们研究，当年那一带的海平面比现在约高出200米，灾星就撞在200米深的浅海海底。

由于小行星撞在浅海海底，所以引起的海啸与撞击的能量相比并不算大，但海水向撞击坑回流时引起的海啸却十分巨大。他们认为，小行星要是落在了深海之中，所引发的海啸将会比落在浅海区大出近10倍！据认为大海啸发生时，海水淹没了整个墨西哥和大半个美国。

当发生撞击时，溅起的尘埃长时间挡住了阳光，使浮游植物无法进行光合作用而死亡。那时海洋中的生存环境变得相当恶劣。当时海洋表层的浮游植物在短时期内大量死亡就是一个很好的例子。

又据氧同位素的研究，显示撞击后大洋表面水温下降约10℃。研究者估计，在相当长的一段时期内，地表平均气温下降约数摄氏度，导致全球冰川化，形成新冰期。那时的地球进入了漫长而黑暗的冬天，大地久久不见天日，地面急剧降温，景况十分可怕。

据近年研究，小行星肇事后，有好长一段时间天上下的雨是富含硫酸的“硫酸雨”。研究者说，小行星撞击点的地下岩层中夹有大量石膏矿，石膏中的硫便是硫酸雨的直接来源。硫酸雨对地球表面的生物所造成的伤害有多大，不言自明。研究者认为，小行星要是撞在别处（不含石膏矿的地方），结局就会比这好得多。

大量证据表明，6500万年前确有一颗小行星袭击了我们的地球，并酿成了一场空前的生态环境大灾难，地球的生态系统遭到了彻底的破坏。有一种观点认为，白垩纪末的这场大灾难系当时强烈的火山活动所为，但种种证据显示，火山没有这么大的能耐。

由于科学家已掌握了大量的证据，小行星已很难洗刷自己的“罪名”。然而，小行星真的是“屠龙凶手”吗？如果6500万年前小行星没有撞击地球，恐龙是否就会 一直繁衍到今天？小行星究竟对白垩纪末期的大绝灭事件负有多大的“责任”？这些仍然是难以解开的谜。

大部分人比较接受的说法是墨西哥湾的一颗巨大的小行星撞击引发了一连串的事件，戏剧性地改变了气候，扼杀了大多数大型物种。现在，在撞击现场的新发现已经与恐龙灭绝的时间线相吻合，为这一理论提供了重要依据。研究人员在《科学进展》杂志上宣布，他们已经将陨石坑中发现的小行星尘埃的化学成分与其他样本进行了匹配，这些样本的年龄与大灭绝的确切时间相吻合。当小行星在撞击后基本被蒸发时，该事件会引起大量的尘埃和碎片。所有这些尘埃会漂浮数十年，阻挡了来自太阳的光线，既改变了地球的温度，也极大地影响了植物的生长。

当地球的部分地区开始迅速变化，并经历大规模的植物死亡时，食草动物会受到严重影响。随着这些动物的死亡，猎杀它们的食肉动物也会因缺乏食物而最终死亡。