Coelurosauria
A comienzos del Cretácico, un amplio rango de fósiles de celurosaurios (incluyendo aves) aparecen en la Formación Yixian en Liaoning, China. Todos los terópodos conocidos de dicha formación geológica son celurosaurios. Muchos de los linajes celurosaurianos sobrevivieron hasta el final del período Cretácico (hace cerca de 65 Ma) y los fósiles de algunos grupos, como Tyrannosauroidea, son mejor conocidos del Cretácico Superior. La mayoría de grupos de celurosaurios se extinguieron en la Extinción masiva del Cretácico-Terciario, incluyendo a los Tyrannosauroidea, Ornithomimosauria, Oviraptorosauria, Deinonychosauria, Enantiornithes y Hesperornithes. Sólo los Neornithes (aves modernas) sobrevivieron, y continuaron diversificándose después de la extinción de los otros dinosaurios en las numerosas formas que se encuentran en la actualidad.
Dinosauria
El descubrimiento de que las aves son un tipo de dinosaurio demostró que en general los dinosaurios no están, de hecho, extintos como se dice habitualmente. Sin embargo, todos los dinosaurios no aviares, así como muchos grupos de aves se extinguieron repentinamente hace aproximadamente 66millones de años. Se ha sugerido que debido a que los pequeños mamíferos, squamatas y aves ocuparon los nichos ecológicos aptos para su tamaño corporal pequeño, los dinosaurios no aviares nunca evolucionaron una diversa fauna de especies de cuerpo pequeño, lo que condujo a su caída, cuando se vieron afectados por los tetrápodos terrestres de gran cuerpo, como consecuencia del evento de extinción masiva. Muchos otros grupos de animales también se extinguieron en este momento, incluyendo las amonitas (moluscos similares a nautilus), mosasaurios, plesiosaurios, pterosaurios, y muchos grupos de mamíferos. De manera significativa, los insectos no sufrieron ninguna pérdida apreciable en su población, lo que dejó alimento a disposición para otros sobrevivientes. Esta extinción masiva se la conoce como extinción masiva del Cretácico-Paleógeno. La naturaleza del evento que causó esta extinción en masa ha sido ampliamente estudiada desde la década de 1970; al sigloXXI, varias teorías relacionadas cuentan con el apoyo de los paleontólogos. Aunque el consenso es que un evento de impacto fue la causa principal de la extinción de los dinosaurios, algunos científicos citan otras causas posibles, o apoyan la idea de que una confluencia de varios factores fue responsable de la repentina desaparición de los dinosaurios del registro fósil.