大量絶滅の主原因は、巨大隕石の落下による環境急変とする説が広く知られているが、その他に大陸の移動による気候変動、植物相の変化による動物の餌の不足、などいくつかの説があり、まだ結論は出ていない。
大量絶滅の原因が巨大隕石の落下であった場合に想定されるシナリオは次のようなものである。
隕石本体は衝撃による発熱で気化蒸発し、塵となって大気中に広がった。
落下海域では巨大津波が発生し、津波は全世界の海岸を襲った。
落下地点の岩盤は高熱により融解し周囲に飛び散った。落下の衝撃により周辺の岩盤が破壊され巨大なクレーターが生成した。クレーターの形成時に大量の岩屑が空中に舞い上がった。
大気は塵によって不透明となり日光が地表に届かなくなって、地表が寒冷化した。
大気中に舞い上がった岩石中に含まれていた硫黄分が酸性雨を降らせた。
環境の激変に適応できなかった多数の生物が死滅した。
酸性雨の原因は化石燃料の燃焼や火山活動などにより発生する硫黄酸化物(SOx)や窒素酸化物(NOx)、塩化水素(HCl)などである。これらが大気中の水や酸素と反応することによって硫酸や硝酸、塩酸などの強酸が生じ、雨を通常よりも強い酸性にする。 また、アンモニアは大気中の水と反応し塩基性となるため、酸性の雨といった定義からは外れるが、降雨により土壌に運ばれた後に硝酸塩へと変化することで広義の意味で酸性雨の一要因とされる。大気中に放出されるアンモニアについては、人間の活動や家畜糞尿に起因するものが問題視されている。
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なお、日本における原因物質の発生源としては、産業活動に伴うものだけでなく火山活動（三宅島、桜島）等も考えられている。また、東アジアから、偏西風に乗ってかなり広域に拡散・移動してくるものもあり、特に日本海側では観測される。
国立環境研究所の調査では日本で観測されるSOxのうち49%が中国起源のものとされ、続いて日本21%、火山13%、朝鮮12%とされている。