总的来说，这5次大灭绝分别发生在奥陶纪-志留纪之交、晚泥盆世弗拉斯期-法门期之交、二叠纪-三叠纪之交、三叠纪-侏罗纪之交和白垩纪-第三纪之交。在奥陶纪初期，海洋生物进入鼎盛时期，笔石、珊瑚、海百合等海洋无脊椎动物空前繁荣。如果把地球生命比作一棵树，奥陶纪生物大爆发时，这棵树一下子变得枝繁叶茂。但是，在揭开地球生命新一页的历史长河中，也伴随着惊心动魄的生物灭绝的场景：奥陶纪末期，发生了地球史上第一次重大的生物大灭绝事件，约85%的物种从地球上消失。4.4亿年前究竟发生了怎样的可怕事件？中国科学院南京古生物研究所的研究人员在华南地区上百个地质剖面采集样本，历经10年时间，对化石进行了详细的分析。研究结果表明，灭绝事件经历了两幕：在距今4.46亿年间，发生了第一幕生物大灭绝，原因是气候突然变冷，大片的冰川使洋流和大气环流变冷，整个地球的温度下降，冰川锁住了水，当时的南极冰盖迅速扩大，海平面下降达150米之多，导致海洋生物的生存空间骤然减少，笔石、三叶虫等海洋动物类群从此大伤元气。此后不久，部分逃过一劫的生物接下来又遭遇了第二幕的大灭绝，气候突然变暖，海平面迅速上升，使生物再次遭到灭顶之灾。

科学家可以确定在晚泥盆纪弗拉斯期-法门期之交发生了大灭绝，但它究竟持续多长时间却并不清楚。经过这次灭绝，地球上有70%的物种消失了。海洋中的物种比淡水中的物种受到的影响更大，许多无脊椎动物损失惨重。对于这次灭绝的起因我们知之甚少，从暖水海洋中物种不成比例的消失来看，全球变冷可能是一个重要的因素。同时，还有迹象显示当时比较浅的水域里氧气含量也下降了。到了二叠纪末期，大约在2.45亿年前，地球历史上最大的一次集群灭绝事件发生了。据统计，这次灭绝事件导致生物科数减少了52%，物种数减少了90%以上，受影响最大的是海洋生物。超过四分之三的脊椎动物消失了，蜥蜴类、两栖类、等急剧衰落。而规模较小的一次大灭绝发生在三叠纪-侏罗纪之交。在这一时期里，牙形石类全部灭绝，菊石、海绵动物、头足类动物、腕足动物、昆虫及陆生脊椎动物中的多个门类，都走到了进化的终点，而恐龙开始踏上了它们统治大地的征程。恐龙时代在白垩纪-第三纪之交的大灭绝事件中终结。在这次灭绝中除了受影响最大的恐龙外，海洋中的浮游生物以及一些海洋底栖生物类也遭受重创。曾在前4次大灭绝中都得以幸存的菊石最终还是灭绝了。

位于印度南部德干高原的德干地盾是地表最为著名的火山地形之一。德干地盾是大火成岩省，是火山爆发形成的熔岩地貌，估计其最大面积可达150万平方千米，相当于印度的一半。但是，由于大陆漂移和侵蚀作用，目前所能直接观测的熔岩面积仅为50多万平方千米。它是白垩纪末期西高止山脉大量的火山爆发所形成。这一连串的火山爆发持续了三万年之久，德干地盾火山所喷出的气体对当时的全球气候造成了激烈的变化，也影响了当时的生物。这可能是白垩纪—第三纪灭绝事件的原因之一，导致了包含恐龙在内的大部分生物绝灭。鱼类、陆栖爬行动物、哺乳类的化石记录也显示出了相同的迹象。甚至有人认为印度德干地盾火山的连续爆发是恐龙灭绝的主要原因。

科学家们认为占地约与阿拉斯加州面积相当的西伯利亚地盾火山岩也是重要的研究对象，它在全球变暖并导致二叠纪末生物大灭绝发生的事件中扮演着重要角色。西伯利亚火山群喷出的灼热岩浆流入了西部的通古斯盆地，而那里富集着矿藏资源。熔岩的热度使该区域的化石燃料一直燃烧着，当熔岩渗透盐层后会产生以甲基氯为主的有毒气体，它有可能是当时臭氧耗尽的地质证据。经科学家研究发现，遍布通古斯盆地的众多管状结构地貌很有可能是碳和氯混合的致命气体喷入大气后留下的古代火山坑。

事实上不仅是古代的火山在陆地上留下了大量遗迹供人们探寻，海底火山的喷发历史也越来越受到重视。加拿大阿尔伯塔大学的科学家认为，使海洋动植物遭受灭顶之灾的原因是发生在大约9300万年前的一次猛烈的海底火山活动。随着火山活动，大量二氧化碳气体进入海水中，水中氧含量的严重不足导致生活在白垩纪晚期海洋中的数十万种海洋生物大规模灭绝。科学家现在已经找出大量证明那场史前超大规模海底火山活动的证据，其中包括凝固了的岩浆、岩石碎片和形成于那一时期的沉积层。科学家猜测，当时陆地上的平均气温大约是现在的两倍。但是，在很长一段时间里，他们一直无法解释是何种原因导致地球变得如此温暖。现在，通过对大量的海底沉积物和岩石标本进行分析，科学家得出结论，其原因可能是猛烈的火山活动喷发出的巨量二氧化碳气体。

挪威奥斯陆大学等机构的研究人员测量了挪威沿海火成岩的年代，他们发现这些由古代海底火山喷涌的岩浆形成的岩石，其形成年代与地球变暖的时期相吻合。全球温度在2万年间不断上升，其原因是大气中增加了数万亿吨温室气体。但科学界对这些温室气体的来源一直有不同的说法，包括火山说、小行星撞击说等等。根据这次的测量研究成果，基本可以认定，当时的海底火山活动使岩浆从地底上升，加热了海底富含有机物的沉积岩，释放出大量甲烷温室气体，从而引发全球变暖。

过去，人们一直比较关注陆上火山引发的自然灾害，而对海底火山爆发的情况了解很少。冰岛火山的喷发，让人们明白现在需要对这一现象进行更多更细致的研究。科学研究发现，格陵兰岛过去也曾为植被所覆盖，但全球性的海洋水温失衡造成寒流流经，才使之成为冰雪覆盖的大地。由此，可以看出海洋水温的变化影响巨大。对于海底火山爆发后可能带来的后果，仍旧值得人类特别关注。

在集群灭绝的过程中，无论在生态系统中所处的地位如何，大多数生物都逃不过劫难。但是，却总有一些类群幸免遇难，还有一些类群从此诞生或开始繁盛。例如在对第三次大灭绝的研究当中，科学家们发现，很多软体动物存活了下来，比如蜗牛的一些种类、蛤蜊以及一些头足类动物等。而很多腕足类和海百合类动物都成群的灭绝了。对此，长期从事大灭绝研究的美国芝加哥费尔德自然历史博物馆的地质学家皮特·瓦格纳认为：“我们无法判断这些改变是如何发生的。它的发生可能非常简单：大灭绝中那么多的物种都灭亡了，而在大灭绝后的‘重建’中，高新陈代谢、可迁移首次成为动物生存的必要条件。”