Eksplozja spowodowała emisję związków siarki, które w postaci aerozoli zablokowały promienie słoneczne, zatrzymując fotosyntezę i gwałtownie ochładzając klimat.
Wywołana upadkiem fala tsunami spustoszyła wybrzeża Zatoki Meksykańskiej i Morza Karaibskiego. Wyrzucony w powietrze materiał mógł unosić się w atmosferze przez kilka lat, doprowadzając do zmian klimatycznych podobnych do zimy nuklearnej.
mały|Model trójwymiarowy anomalii siły ciężkości związanej z kraterem Chicxulub mały|Animacja rozwoju krateru Chicxulub (University of Arizona, Space Imagery Center) Związek z wymieraniem Powstanie krateru Chicxulub zbiegło się w czasie z wielkim wymieraniem kończącym okres kredowy, w którym wyginęło wiele grup zwierząt, m.in. dinozaury, pterozaury, amonity, belemnity i większość gatunków otwornic. Teorię tłumaczącą wymieranie kredowe upadkiem ciała niebieskiego o średnicy około 10 km przedstawili w 1980 roku Luis i Walter Alvarezowie oraz Frank Asara i Helen Michel. Dowodem ma być obecność irydu w warstwach geologicznych z przełomu kredy i paleogenu. Odkrycie krateru Chicxulub potwierdziło, że pod koniec kredy doszło do zderzenia planetoidy lub komety z Ziemią.