物种灭绝是一个自然的过程，这一过程不仅受到有机物自身生物特征的影响，也受到周边物理环境与生物环境的影响。有时候，一次物种灭绝的过程规模大，速度快，成百甚至几千物种会受影响。
物种大灭绝的原因
物种大灭绝几乎改变了地球上所有生物的进化方向。曾经统治着生态系统的动植物也可能在物种大灭绝中劫数难逃，为其他有机物留出生息繁衍的生态位。当然，即使是物种大灭绝，也需要很长一段时间才能瓦解地球已有的生态系统，这一过程有时甚至长达一百多万年。
大灭绝通常是各种自然灾害叠加的结果。大规模的气候与地理变化通常是物种大灭绝的诱因，而它们的共犯还包括地壳运动、剧烈的气候变化，极热和极寒的出现、大规模且持续的火山爆发、空气与水分中化学物质的变化、小行星或彗星的撞击。虽然小行星或彗星的撞击目前并没有被列为古生代物种大灭绝的主要原因，但它们确实促成了几次物种大灭绝的发生。
古生代物种大灭绝
古生代时期共发生了四次物种大灭绝事件。古生代第一次物种大灭绝始于海洋，那之后就出现了脊椎动物，它们随后统治了陆地。寒武纪末期，地球的构造板块发生剧变，火山喷发此起彼伏。这些地质作用导致海平面数次下降。终结寒武纪的这场物种灭绝结束了统治海洋长达数百万年的生命形式。尽管三叶虫类在此后依然繁衍出多样的生命形式，但随着其他行动力更强，更多样化的生命形式不断进化，三叶虫作为进化最成功的海洋生物之一，其统治已一点点地土崩瓦解。
地球进入奥陶纪后，寒武纪时期形成的海洋生态系统发生了大洗牌。奥陶纪末期发生了史上第二严重的物种大灭绝，仅次于终结了寒武纪的物种大灭绝。当时，冈瓦纳超级大陆南部发生了严重的冰川作用，导致全球变冷，从而很有可能引发了奥陶纪-志留纪物种大灭绝。奥陶纪至志留纪物种大灭绝中的幸存者无外乎两类生物：原本生活在海洋更深处、更冷海域中的生物。这一事实佐证了一个观点，即全球降温是导致这场物种大灭绝的一大原因。
虽然志留纪气候温暖，适宜热带生物生存，但到了早泥盆世与中泥盆世，冈瓦那大陆又往回向南极靠近，南半球再次经历了一段剧烈的冰川作用期。这次气温下降对无脊椎动物的影响与奥陶纪-志留纪物种大灭绝时如出一辙。至晚泥盆世，物种大灭绝的影响已长达500万年，最终导致了热带水浴中大量生物灭绝。世界上将近70%的海洋无脊椎动物从此消失，泥盆纪末期，北半球陆地地块逐渐靠拢，海水渐渐退去。然而，此后随着冈瓦那大陆上的冰川消融，海洋水温回暖，为迎接动植物上岸统治做好了准备。
两亿五千一百万年前，即二叠纪末期爆发了最严重的一场物种大灭绝。化石证据表明，当时地球上的所有生命几乎都突然终结了。虽然地质学家与古生物学家已经认识到了二叠纪-三叠纪物种大灭绝的严重程度，但在很长一段时间里，他们无法找出这场灾难的原因。因为其他的物种灭绝事件都有清晰的特点，但二叠纪-三叠纪物种大灭绝及其诱因则在地质上更为复杂。目前已知的原因可能包括：大陆漂移，海平面变化，冰川作用引起的全球变冷，全球变暖，海洋化学成分变化，火山喷发，以及二叠纪时期地球有可能遭到了小行星的撞击。
物种灭绝与恢复：一次生态重组
物种大灭绝对一些物种而言却并非坏事，它为其他有机物腾出了生态位。每场灾难过后，那些存活下来的无脊椎动物和脊椎动物科都能迈入全新形成或空缺的宙域。到古生代中期，尤以脊椎动物为典型，它们的种类日益多样，数量激增；由此，它们取代了无脊椎动物，成为统治世界生物栖息地的新霸主。