白垩纪-第三纪灭绝事件的化石证据

北美洲化石　
在北美洲的陆相地层层序中，马斯特里赫特阶晚期的丰富孢粉型态与K-T界线后的蕨叶，最能突显两个不同时期地层的差异。
在K-T界线发生前，已知最富含恐龙化石的地层位于北美洲西部，尤其是美国蒙大拿州的海尔河组（年代为马斯特里赫特阶晚期）。若与海尔河组与加拿大亚伯达省与蒙大拿州的朱迪斯河组/恐龙公园组（年代较早，约7500万年前）相比较，可得出白垩纪最后1000万年的恐龙数目变化。这些地层的地理分布有限，仅分布于北美洲的部分地区。
在坎潘阶中到晚期的地层中，恐龙的多样性超过其他时期。马斯特里赫特阶晚期出现数种大型恐龙：暴龙、甲龙、厚头龙、三角龙、以及牛角龙，显示在灭绝事件发生前，这个地区的食物相当丰富。
除了丰富的恐龙化石，植物化石纪录可重建出植物物种的大幅减少，成为灭绝事件的证据。在K-T界线以上的地层，花粉化石证实该时期的优势植物是被子植物；在交界处的地层，花粉化石很少，主要是蕨叶化石。从K-T界线往上层探索，可以看出花粉化石的数量逐渐增多。在火山爆发后的地区，也可找到这种植物化石的改变模式。
海洋化石　
海生浮游生物的大规模、迅速灭亡，发生于K-T界线时。早在K-T界线前，菊石亚纲已有小规模、缓慢的衰退，可能与白垩纪晚期的海退有关，其余的属在K-T界线时灭亡。双壳纲叠瓦蛤科的大部分物种，在K-T界线前已经逐渐灭亡；同样在白垩纪末期，菊石的多样性也出现小规模、逐渐的衰退。研究显示，在白垩纪晚期的海洋中，已出现数种不同的灭绝模式，发生时间部分交错，这些灭绝模式结束于白垩纪末灭绝事件。