Kỷ Trias kết thúc với sự tuyệt chủng hàng loạt, đặc biệt nghiêm trọng trong các đại dương; các loài động vật có xương sống với răng nón thuộc lớp Conodonta đã biến mất, cũng giống như là gần như toàn bộ các loài bò sát biển, ngoại trừ thằn lằn cá (Ichthyosauria) và thằn lằn chân chèo (Plesiosauria). Các động vật không xương sống như ngành Tay cuốn (Brachiopoda), lớp Chân bụng (Gastropoda) thuộc ngành thân mềm (Mollusca) bị ảnh hưởng nặng nhất. Trong lòng đại dương, 22 % các họ động vật biển và có lẽ khoảng một nửa các chi đã biến mất, theo như nhà cổ sinh vật học Jack Sepkoski từ Đại học Chicago.

Tuy vậy sự kiện tuyệt chủng kết thúc kỷ Trias đã tàn phá không đồng đều ở mọi nơi các hệ sinh thái trên đất liền (xem dưới đây), một vài nhánh quan trọng các bò sát Crurotarsi (bò sát Archosauria lớn trước đó đã được nhóm cùng nhau như là Thecodontia) đã biến mất, giống như phần lớn các động vật lưỡng cư nhóm Labyrinthodontia to lớn, một số các nhóm bò sát kích thước nhỏ và một vài loài bò sát nhóm Synapsida (ngoại trừ các loài tiền-động vật có vú). Một số các khủng long nguyên thủy thời kỳ đầu cũng bị tuyệt chủng, nhưng các nhóm khủng long khác, dễ thích nghi hơn thì đã sống sót để tiến hóa trong kỷ Jura. Các loài thực vật sống sót để thống lĩnh thế giới trong Đại Trung Sinh có các loài thông, tùng, bách hiện đại và thực vật dạng tuế.

Người ta vẫn chưa chắc chắn điều gì đã gây ra sự tuyệt chủng Trias muộn này, được kèm theo nó là các phun trào núi lửa lớn vào khoảng 208-213 triệu năm trước, sự kiện phun trào núi lửa lớn nhất được ghi nhận lại kể từ khi Trái Đất đã nguội đi và ổn định, do siêu lục địa Pangaea bắt đầu tách ra. Các nguyên nhân có thể là sự lạnh đi toàn cầu hoặc thậm chí là va chạm của sao băng, mà miệng hố va chạm còn được thấy gần hồ chứa nước Manicouagan, Quebec, Canada. Tuy nhiên, tại miệng hố va chạm Manicouagan, nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các loại đá nóng chảy do va chạm trong miệng hố có niên đại khoảng 214±1 Ma trong khi niên đại của ranh giới Trias-Jura cũng đã được xác định chính xác hơn trong thời gian gần đây là khoảng 202±1 Ma. Cả hai niên đại này đều thu được độ chính xác bằng cách sử dụng các dạng chính xác hơn của phương pháp xác định niên đại bằng phóng xạ, cụ thể là sự phân rã của urani thành chì trong ziriconi được hình thành do va chạm. Vì thế chứng cứ này gợi ý là va chạm Manicouagan đã xảy ra trước sự kết thúc của kỷ Trias khoảng 12±2 Ma. Vì vậy nó khó có thể là nguyên nhân trực tiếp của sự tuyệt chủng hàng loạt đã quan sát được (Hodych & Dunning, 1992).

Số lượng các đợt tuyệt chủng Trias muộn còn gây tranh cãi. Một số nghiên cứu cho rằng khi đó có ít nhất hai chu kỳ tuyệt chủng về phía kết thúc của kỷ Trias, cách nhau khoảng 12 đến 17 triệu năm. Nhưng chứng cứ phản bác lại điều này chính là nghiên cứu gần đây về hệ động vật Bắc Mỹ. Tại Công viên quốc gia rừng hóa đá (Petrified Forest National Park) ở đông bắc Arizona có một chuỗi duy nhất các trầm tích trên đất liền thời kỳ cuối Carnia-đầu Noria. Phân tích năm 2002 () đã không tìm thấy sự thay đổi đáng kể nào trong cổ môi trường. Các hóa thạch của bò sát thuộc bộ Phytosauria, phổ biến nhất tại đây, chỉ chịu sự thay đổi ở cấp độ chi, và hàng loạt các loài vẫn được duy trì như cũ. Một số loài bò sát thuộc bộ Aetosauria, động vật bốn chân phổ biến thứ hai và các khủng long thời kỳ đầu đã không thấy có thay đổi gì. Tuy nhiên, cả Phytosauria và Aetosauria đều nằm trong nhóm các bò sát Archosauria bị xóa sổ hoàn toàn vào thời gian của sự kiện tuyệt chủng kết thúc kỷ Trias.

Dường như khi đó đã có một vài kiểu cách tuyệt chủng cuối thời Carnia, khi một vài nhóm bò sát dạng Archosauromorpha ăn cỏ bị tiêu diệt, trong khi các loài bò sát Therapsida lớn hơn và ăn cỏ— như các loài bò sát hai răng chó họ Kannemeyeriidae và bò sát một răng chó họ Traversodontidae— đã bị suy giảm nhiều ở nửa phía bắc của Pangaea (Laurasia).

Các đợt tuyệt chủng trong phạm vi kỷ Trias vào thời điểm kết thúc của nó đã cho phép khủng long mở rộng tầm ảnh hưởng của chúng tới nhiều khu vực còn bỏ trống. Khủng long có lẽ đã là thống trị, đa dạng và phổ biến ngày càng tăng và chúng còn duy trì được điều này trong 150 triệu năm tiếp theo. "Kỷ nguyên Khủng long" thực sự là kỷ Jura và kỷ Phấn trắng (Cretaceous), chứ không phải kỷ Trias.