Liitukauden ja kolmannen sukupolven sukupuutto oli kaikkien aikojen toiseksi suurin joukkosukupuutto, mutta merkittävästi lähempänä kolmatta, Ordovician sukupuuttoa, kuin ensimmäinen, Permin-Triassin sukupuutto. Noin 65.5 miljoonaa vuotta sitten tapahtunut liitukauden ja kolmannen sukupolven sukupuuttoilmiön uskotaan johtuvan valtavasta asteroidien törmäyksestä nykypäivän Meksikon Jukatanin niemimaalla.
Asteroidi, jonka uskotaan aiheuttaneen liitukauden ja kolmannen sukupolven sukupuuttoon, oli halkaisijaltaan noin 10 km ja jätti kraatterin, joka oli vähintään 6 km leveä. Asteroidi, joka kulki noin 180 km/s, saapui terävään kulmaan, joka kulki luoteeseen. Tuloksena oleva isku olisi sytyttänyt kaikki puut noin 110 mailin päässä törmäyskohdasta ja heittänyt yli 17 kuutiometriä sulanutta kiveä Pohjois -Amerikan mantereen suuntaan.
Noin seuraavan tunnin aikana tämä olisi sateinen sulanut tuli suurimmalle osalle nykyistä Yhdysvaltoja ja tappaisi monia organismeja suoraan. Pienet pölyhiukkaset nousisivat stratosfääriin ja pysyisivät siellä ja estäisivät auringon jopa vuosikymmenen ajan. Tämä häiritsi vakavasti fotosynteesiä ja aiheutti monien kasvien kuoleman.
Liitukauden ja kolmannen sukupolven sukupuuttoon liittyvä tapahtuma tuhosi elämän maalla ja merellä. Valtamerissä puolet piilevistä tuhoutui, sekä lukuisat pohjaeläinten foraminiferat (tärkeät meren mikrobit). Eläimet, jotka olivat riippuvaisia alkutuotannosta (kasvit ja levät), kuolivat ensisijaisesti sukupuuttoon, kun taas kaikkiruokaiset, tuhoeläimet ja sienet selvisivät. Lukuisat pääjalkaiset kuolivat sukupuuttoon, mukaan lukien kaikki ammoniitit ja belemnoidit, Mesozoicin ikoniset merieläimet. Rudistit, riutanrakennus simpukat, kuolivat sukupuuttoon, samoin kuin noin 20% haiperheestä ja 30% piikkinahkaisista (meritähti ja sukulaiset). Mosasaurukset ja plesiosaurukset, kaksi jättiläismäistä matelijan merisaalista, kuolivat myös sukupuuttoon liitukauden ja kolmannen sukupolven sukupuuttoon.
Suurimmat tappiot kärsivät maaeläimistä. Kaikki muut kuin lintujen dinosaurukset kuolivat sukupuuttoon, mukaan lukien teropodit (lihansyöjät, kuten T. Rex), sauropodit (valtavat nelijalkaiset, kuten Brachiosaurus) ja ornithischians (loput, mukaan lukien kasvissyöjät, kuten Triceratops). Syy sukupuuttoon on todennäköisesti kolminkertainen – niiden suuri koko tekee heistä riippuvaisia siitä, että heillä on paljon ruokaa saatavilla, heiltä puuttui kyky kaivaa, uida tai sukeltaa, mikä tarkoittaa, että heillä ei ollut mitään piiloutua pahimmilta ympäristörasituksilta, ja he riippuivat suurelta osin alkutuotannossa (kasvit), jotka kuolivat enimmäkseen auringon tukkeutumisen vuoksi.
Samaan aikaan dinosaurusten sukupuuton seurauksena kaksi ryhmää alkoivat monipuolistua ja menestyä: linnut, jotka olivat polveutuneet dinosauruksista, ja nisäkkäät, jotka olivat olleet olemassa jo kymmeniä miljoonia vuosia pieninä hyönteissyöjinä ja kaikkiruokaisina, jotka juoksivat varjossa dinosauruksista.