该事件造成的最严重结果，便是地球生命的第五次大灭绝：大约 80% 的动物物种灭绝，其中就包括非鸟恐龙。哺乳动物与恐龙的直系后代鸟类则存活下来，并辐射演化，成为新生代的优势动物。那么，当这颗小行星与地球相撞时，到底发生了什么？通过研究希克苏鲁伯陨石坑和世界其他地方的地质情况，科学家将各种线索串联了起来，向我们展示了那可怕的一天及后来岁月里所发生的事情。
研究人员指出，这颗小行星在撞击地球之前就摆好了要毁灭地球的架势，最终以最具破坏性的角度撞向地球，这颗小行星的直径约为 12 公里，以每小时 4.3 万公里的速度撞向地球表面，留下了一道 200 公里宽的“伤疤”。更重要的是，这颗小行星在撞击时与地平线呈 60 度的夹角，这个角度的破坏性特别大，会使小行星向大气中喷射出大量的尘埃和气溶胶。
在该地区所发现的证据支持了对这一角度的估计。这些证据包括陨石坑的不对称结构，地幔岩石的隆起位置，以及该区域核心处独特的沉积序列，特别是缺乏一种独特的岩石类型：蒸发岩，比如岩盐和石膏。
这场剧烈的撞击使该区域的蒸发岩蒸发殆尽，将 3250 亿吨硫以硫气溶胶的形式释放到大气中，同时将向大气释放了 435 亿吨二氧化碳。
被抛入大气层的物质主要由碎石和硫酸液滴组成；硫酸主要来自于撞击期间蒸发的、富含硫酸盐的海相岩石，即硬石膏。含有大量微小物质的云在地球周围形成了一个覆盖层，阻挡了来自太阳的热量和光线。由此导致的长期降温极大地改变了地球的气候。当时热带地区的平均温度 27 摄氏度下降到 5 摄氏度。随着阳光变得黯淡，植物的光合作用减弱，陆地和海洋食物链的基础都不可避免地崩溃，最终导致恐龙和许多其他动物的灭绝。
在小行星撞击后的几天内，空气中的硫酸导致了致命的酸雨，杀死了生活在海洋、湖泊和河流上层的无数动物。
小行星撞击还引发了巨大的海啸，浅水波在全球海洋中传播。根据模拟研究，这些波浪最初达到近 1.5 公里高，以每小时 143 公里的速度移动；其他区域的波浪也达到了巨大的高度，比如大西洋的波浪高达 15 米，北太平洋高达 4 米。在美国路易斯安那州附近的沉积物记录中，还保留着当时巨大波浪的证据。一项对路易斯安那州地下的 3D 地震调查显示，那里曾出现过长而不对称，且高达 16 米的巨型波浪，并指向墨西哥湾的撞击地点。
肆虐的火灾
撞击发生后，岩石碎屑和火山灰倾泻回到地面，引发了一系列野火。由此产生的烟雾和火山灰可能加剧了大气层的“冷却罩”作用，进一步减少了阳光照射。
地质学家在研究岩层时很容易就能估计出小行星撞击的时间，在世界各地的白垩纪末期（6600 万年前）岩层中，都有一层富含铱元素的薄黏土。铱在地球上十分罕见，但在太空岩石中却很常见。尽管野火、海啸和其他壮观的事件更能引起人们的想象，但最重要的是地球大气的变化，可怕的大气覆盖层导致了持续了十多年的寒冷岁月。
“唯一会造成大规模灭绝事件的方式就是用某个东西搅乱整个地球，这里有直接的证据可以证明这一点。”
恐龙大灭绝
白垩纪-古近纪灭绝事件又称白垩纪末灭绝事件，是地球历史上第五次，也是最近一次大规模灭绝事件。在五次大灭绝中，这次事件的灭绝程度只能排到第四，但由于非鸟恐龙的集体灭绝，使其成为大多数人认知中最著名的一次灭绝事件。除了非鸟恐龙，地球上大部分的动物和植物，包括沧龙科、蛇颈龙目、翼龙目、菊石亚纲和多种植物都遭遇了灭绝，哺乳动物和恐龙的直系后代鸟类则存活下来，最终成为新生代的优势动物。
大多数科学家推测，这次灭绝事件是由一个或多个原因造成的，包括小行星引起的撞击事件，或是长时间的火山喷发。希克苏鲁伯陨石坑以及德干暗色岩的火山爆发，都与白垩纪-古近纪界线的时间相近，被认为是这次灭绝事件的最可能原因。撞击事件或火山爆发使大量灰尘进入大气层，遮蔽了阳光，削弱了植物的光合作用，进而影响全球的生态系统。也有少数科学家认为，这次灭绝事件是缓慢发生的，是逐渐改变的海平面和气候导致了灭绝。
作为当时地球上最大的脊椎动物类群，恐龙首先受到了环境改变的冲击，多样性开始衰退。火山喷发出来的悬浮粒子使得全球气候逐渐冷却、干旱，小行星撞击事件则最终导致依赖光合作用的食物链崩溃，使陆地和海洋生态系统遭遇灭顶之灾。
