第一次物種大滅絕發生在4億4萬年前的奧陶紀末期，由於伽馬射線暴擊中地球導致球氣候變冷和海平面下降，生活在水體的各種不同無脊椎動物便蕩然無存。
在距今4.4億年前的奧陶紀末期，是地球史上第三大的物種滅絕事件，約70%的物種滅亡。古生物學家認為這次物種滅絕是由伽馬射線暴導致的全球氣候變冷造成的。在大約4.4億年前，現在的撒哈拉所在的陸地曾經位於南極，當陸地彙集在極點附近時，容易造成厚厚的積冰---奧陶紀正是這種情形。大片的冰川使洋流和大氣環流變冷，整個地球的温度下降了， 冰川鎖住了水，海平面也降低了，原先豐富的沿海生物圈被破壞了，導致了60%的物種滅絕。
奧陶紀初期，海洋生物進入鼎盛時期，筆石、珊瑚、海百合等海洋無脊椎動物空前繁榮。但是，在4.4億年前的奧陶紀末期，發生了地球史上第一次重大的生物大滅絕事件，約60%的物種從地球上消失。經過10年的研究探索，專家研究首次證實，是氣候突變導致了此次滅絕事件。中科院南京地質古生物研究所樊雋軒博士所在的研究小組在華南上百個地質剖面採集樣本，對化石進行詳細分析，首次把生物多樣性變化鎖定在10萬年的時間尺度內。研究證實，滅絕事件經歷了兩幕：在距今4.46億年，發生了第一幕生物大滅絕，原因是氣候突然變冷，當時的南極冰蓋迅速擴大，海平面下降150米之多，導致海洋生物的生存空間驟然減少，筆石、三葉蟲等海洋動物從此大傷元氣；部分逃過一劫的生物接來又遭遇了第二幕的大滅絕——氣候突然變暖，海平面迅速上升，使生物再次遭到滅頂之災。由於證據充分，這一觀點得到國內外專家的普遍認可。“過去的歷史是應對未來的一把金鑰匙”，樊雋軒博士説，生物大滅絕事件並不是壞事，舊的物種消失，為新物種騰出了生存空間，形成新的生命大爆發。科學家要做的事，就是準確理解生命的過程，為人類應對突變的災難提供支撐。
地球氣候變化的歷史，是在大冰期與大間冰期之間不斷反覆更迭的變換過程，極端的寒冷和極端的温暖都會導致生物的大規模滅絕，且後者是前者的次生結果（第二幕的大滅絕）。這是不以人類意志為轉移的客觀規律。準確研究氣候變化的原因，才能確認目前地球所面臨的各種災難及其規模。地球歷史上曾出現過5次生物大滅絕[2]。
奧陶紀至志留紀之交的生物大絕滅（4.39億年前）這一時期大多數生物的機體是軟體組織，形成化石的機率很小，只有那些具有殼或硬組織的動物才留下了比較多的線索，因而我們無法弄清楚當時到底發生了什麼，以及都有哪些物種受到了影響。古生物學家認為，這次物種滅絕是由全球氣候變冷造成的。那時，大片的冰川使洋流和大氣環流變冷，整個地球的温度下降，冰川鎖住了水，海平面也降低了，原本充滿生機的沿海生物圈被破壞，從而導致了物種大規模滅絕。
晚泥盆紀弗拉斯期至法門期之交的生物大絕滅（3.67億年前）雖説科學家可以確定在泥盆紀後期發生了大絕滅，但究竟持續了多長時間卻不清楚。經過這次絕滅，70%的物種消失了。對於這次絕滅的起因我們知之甚少，從暖水海洋中物種不成比例的消失來看，當時應該是發生了氣候變化，全球變冷可能是一個重要的因素，同時還有跡象顯示當時比較淺的水域裏的氧氣含量也下降了。
二疊紀至三疊紀之交的生物大絕滅（2.5億年前）地球歷史上最大的一次集羣絕滅事件發生了。據統計，物種數減少了97%以上，受影響最大的是海洋生物，特別是底棲生物和窄鹽性生物。對此，科學家們提出了多種解釋：海平面的波動、海洋中鹽度的變化、火山活動，而最重要的影響因素似乎還是氣候變化。
三疊紀至侏羅紀之交的生物大絕滅（2.08億年前）一些研究顯示，這次災難造成了60個科的海洋生物滅絕，科的滅絕率大約是1/4。牙形石類全部滅絕；菊石、海綿動物、頭足類動物、腕足動物、昆蟲以及陸生脊椎動物中的多個門類都走到了進化的終點。雖然這次大絕滅的損失相對較小，但卻騰出了許多“生態位”，為很多新的物種的產生提供了有利的條件。恐龍就是從這個時候開始了它們統治大地的征程。也許是因為這次大絕滅所引起的關注較少，我們對它的起因也很不清楚，不過氣候變化似乎仍然是一個重要的因素，特別是降雨的增加。
白堊紀至第三紀之交的生物大絕滅（6500萬年前）此次絕滅是地球歷史上第二大的集羣絕滅事件，而恐龍時代在此終結，更使它成為最廣為人知的大絕滅。據統計，在白堊紀末，生物圈有2868個屬，到了第三紀初就只剩下1502個屬，滅絕率達52%，物種的滅絕率達85%，受影響最大的是陸地上的恐龍和海洋生物界的浮游生物，也包括一些海洋底棲生物類別。專家分別從火山噴發、氣候變化、環境污染和宇宙射線角度進行了分析，而目前國外科學界普遍接受的一種解釋是，這次大絕滅是一顆巨大的小行星或彗星墜落到地球上引起地球生態系統劇烈變化的直接結果。
氣候變化幾乎是5次生物大滅絕的共同原因，而氣候變冷至少導致3次生物滅絕，它們與地史上3次大冰期密切相關。變暖導致的生物滅絕在5次大滅絕中沒有明確的表現，根據第一次大滅絕的研究，變暖導致的生物滅絕可能只是次生結果。
現在地球上冰川的面積為1497萬平方公里，佔陸地面積的10%，但在地球的歷史上，冰川的面積曾經要大上很多倍，形成大冰期。有記載的大冰期一共發生過三次，週期為將近三億年發生一次。第一次發生在大約六億年前的元古代末期，稱為震旦紀大冰期，這次大冰期在世界各大陸產生的時間略有不同，當時地球上的動植物還很貧乏。第二次發生在大約三億年前的石炭紀至二疊紀，這次大冰期主要發生在岡瓦那古陸，其中在南美洲和非洲發生和消退的時間較早，在印度和澳大利亞發生和消退的時間較晚，冰川退卻之後，出現大面積的舌羊齒植物羣。第三次大冰期就是最著名的第四紀大冰期，也是對現在影響最大的冰期。
冰期有廣義和狹義之分，廣義的冰期又稱大冰期，狹義的冰期是指比大冰期低一層次的冰期，又稱亞冰期。大冰期是指地球上氣候寒冷，極地冰蓋增厚、廣佈，中、低緯度地區有時也有強烈冰川作用的地質時期。大冰期中氣候較寒冷的時期稱亞冰期，較温暖的時期稱亞間冰期。大冰期、亞冰期和亞間冰期都是依據氣候劃分的地質時間單位。大冰期的持續時間相當地質年代單位的世或大於世，兩個大冰期之間的時間間隔可以是幾個紀，有人根據統計資料認為，大冰期的出現有1.5億年的週期。冰期、間冰期的持續時間相當於地質年代單位的期。
前兩次大冰期至少是3次生物大滅絕的氣候背景。令人驚奇的是，第四紀大冰期並沒有導致第六次物種大滅絕的到來。在此期間，亞冰期和亞間冰期已經反覆交替變化至少17次，最末一次冰期使海平面下降130米。按照第一次物種滅絕的方式，第六次物種大滅絕應該首先從氣候變冷開始，部分逃過一劫的生物接下來又遭遇了第二幕的大滅絕——氣候突然變暖，海平面迅速上升，使生物再次遭到滅頂之災。
歷史並沒有提供全球變暖導致生物大滅絕的直接證據，已有的證據只能表明它是變冷導致生物大滅絕後的次生結果。
