Fanerozoja eonā uz Zemes zināmas piecas lielās izmiršanas. Mūsdienās notiek sestā lielā izmiršana. Izmiršanas izraisa vulkāniskā darbība, ārpuszemes ietekme, klimata pārmaiņas un cilvēka darbība. 

Joprojām nav vienotības jautājumā par lielo izmiršanu cēloņiem. Uzskata, ka lielās izmiršanas notiek, kad biosfēra ilgstoša stresa apstākļos piedzīvo īslaicīgu šoku.

Galvenie lielo izmiršanu cēloņi:

Pastiprina vulkānisko darbību, zemestrīces, rodas liels daudzums putekļu un aerosolu, kas aizsedz Sauli, izraisa fotosintēzes strauju samazināšanos. Sēra oksīds izraisa skābos nokrišņus, ogļskābā gāze – siltumnīcas efektu.

Izzūd seklūdeņu dzīvotnes, ietekmē sauszemes ekosistēmas, samazina skābekļa daudzumu.

Zemes sadursme ar kosmiskiem objektiem izraisa globālus mežu ugunsgrēkus, cunami, okeānu paskābināšanos, putekļu un gāzu mākoņus. Novas vai supernovas (pārnovas) sprādziens un gamma stari var bojāt ozona slāni un pakļaut biosfēru Saules ultravioletajam (UV) starojumam.

Sugu izmiršanu veicina dzīvotņu iznīcināšana lauksaimniecības zemju ierīkošanai, piesārņojums, pārmērīga dabas resursu izmantošana un klimata pārmaiņas uz Zemes. Izmiršana skar dažādas dzīvības formas un izraisa ekosistēmu nestabilitāti.

Zemes vēsturē zināmas piecas lielās izmiršanas un daudzas samērā nelielas izmiršanas. Lielās izmiršanas var raksturot ar krasu bioloģiskās daudzveidības un blīvuma kritumu. Tās nav tikai sugu izzušanas notikumi, bet ir evolūcijas lūzuma punkti, kas pamatos izmainīja Zemes bioloģiskās daudzveidības attīstību.

Tā notika pirms aptuveni 444 miljoniem gadu un bija otra lielākā zināmā izmiršana Zemes vēsturē. Tā skāra galvenokārt jūras dzīvības formas; izmira aptuveni 85 % sugu. Ordovika izmiršanas galvenie cēloņi bija globāla temperatūras pazemināšanās, kā rezultātā pazeminājās jūras līmenis. Sauszemes sugām bija problemātiski pielāgoties skarbajiem, aukstajiem vides apstākļiem. Ledus laikmetam strauji beidzoties, sekoja straujš temperatūras pieaugums. Okeānu līmenis paaugstinājās, bet ūdenī nebija pietiekama skābekļa daudzuma. Daudzas sugas nespēja pielāgoties mainīgajiem vides apstākļiem. Izmira trilobīti (Trilobita), pleckāji (Brachiopoda), koraļļi (Anthozoa), sūneņi (Bryozoa), sūkļi (Porifera) un adatādaiņi (Echinodermata).

Tā notika pirms 375–359 miljoniem gadu un bija vairāku secīgu notikumu virkne, no kuriem nozīmīgākais bija Tagānijas (Taghanic event), Kelvasera (Kellwasser event) un Hangenberga (Hangenberg event) notikums. To izraisīja aktīva vulkāniskā darbība un pazemināts skābekļa daudzums okeānos. Devona izmiršana būtiski ietekmēja tropisko jūru iemītniekus, īpaši bentiskos organismus. Izmira aptuveni 75 % sugu, tajā skaitā divas bezžokļzivju (Pycnosteus) klases, daļa bruņuzivju (Placodermi), sūneņi, sūkļi, trilobīti, konodonti (Conodonta), goniatīti (Goniatitida) un pleckāji. Strauji attīstījās augi, tie uzņēma no atmosfēras ogļskābo gāzi, kas radīja temperatūras pazemināšanos. Jūrās un okeānos nonāca liels daudzums organisko atlieku. Tas izraisīja masveida aļģu savairošanos un, tām atmirstot, piesaistīja ūdenī izšķīdušo skābekli.

Tā bija lielākā izmiršana Zemes vēsturē, kas notika pirms 252 miljoniem gadu un skāra jūras un sauszemes ekosistēmas. Masīva vulkāniskā darbība izraisīja globālu sasilšanu un okeānu paskābināšanos. Izplatījās toksiskas gāzes, kas varēja iznīcināt ozona slāni. Iespējams, šajā laikā notika Zemes sadursme ar asteroīdu. Perma izmiršanas laikā izzuda aptuveni 96 % jūras sugu un aptuveni 70 % sauszemes mugurkaulnieku. Dzīvības atjaunošanās ilga 5–10 miljonus gadu, bet mugurkaulnieku atjaunošanās ilga 30 miljonus gadu. Daži zinātnieki uzskata, ka perma periodā izmiršana notika tikai okeānos un sauszemi neskāra. Perma izmiršanai bija milzīga loma dzīvības attīstībā uz Zemes. Šī izmiršana joprojām ir vismazāk izprastā izmiršana uz Zemes.

Tā notika pirms 201 miljona gadu. Triasa izmiršanu izraisīja aktīva vulkāniskā darbība, straujš ogļskābās gāzes pieaugums atmosfērā, globāla sasilšana un okeānu ūdens līmeņa straujas izmaiņas un paskābināšanās. Izmira aptuveni 70–80 % sugu, kas nespēja pielāgoties strauji mainīgajiem vides apstākļiem. Izmiršanā īpaši smagi cieta jūras bezmugurkaulnieki, daudzi rāpuļi un sauszemes mugurkaulnieki. Okeāna ūdens paskābināšanās rezultātā daudzi organismi (gliemji, pleckāji) nespēja izveidot kalcija karbonāta čaulas un gāja bojā. Triasa izmiršanas rezultātā notikušās izmaiņas ļāva uz Zemes dominēt dinozauriem. Pēc triasa izmiršanas parādījās jaunas jūras organismu grupas: jauna tipa koraļļi, amonīti (Ammonoidea), jaunas zivju un jūras rāpuļu sugas.

Tā notika pirms 66 miljoniem gadu uz krīta un paleogēna perioda robežas. Tā bija strauja un globāla krīze. Krīta izmiršanu izraisīja asteroīda trieciens un masīva vulkāniskā darbība. Sadursme ar asteroīdu radīja straujas klimata pārmaiņas un temperatūras pazemināšanos (impact winter). Sadursmes šoka viļņu rezultātā uz Zemes aktivizējās zemestrīces un masīvi cunami. Asteroīda trieciena rezultātā izveidojās Čiksulubas krāteris Jukatanas pussalā Meksikā. Krīta izmiršanas laikā izzuda aptuveni 75 % sugu. Izmira visi neputnu dinozauri (Dinosauria), pleziozauri (Plesiosauria), mozazauri (Mosasauria), daļa rāpuļu un bentisko bezmugurkaulnieku sugu, attīstījās zīdītāji. Sākās pāreja no rāpuļu dominances uz zīdītāju dominanci. Krīta izmiršanā izdzīvoja visēdāji, organismi ar lēnu vielmaiņu un spēju ilgstoši badoties. Krīta izmiršana ir pēdējā no piecām lielajām izmiršanām, un tā ir vislabāk izpētīta.

Zinātnieki uzskata, ka pašreiz, holocēna laikā, notiek sestā lielā izmiršana, ko būtiski ietekmējusi cilvēku darbība. Sugu izmiršanu veicina dzīvotņu iznīcināšana fermu un lauksaimniecības zemju ierīkošanai, piesārņojums, pārmērīga dabas resursu izmantošana un klimata pārmaiņas uz Zemes. Kopš 1900. gada sugu izzušana notiek 100–1000 reižu ātrāk nekā dabiskas fona izmiršanas gadījumā. Izmiršana skar dažādas dzīvības formas un izraisa ekosistēmu nestabilitāti. Pasaules Dabas Fonds (World Wide Fund for Nature) 2021. gadā izteica iespēju, ka no astoņiem miljoniem sugu vairāk nekā vienam miljonam draud izmiršana tuvāko desmitgažu laikā. 2023. gadā tika publicēts pētījums, kurā uzrādītas 23 dzīvnieku ģintis, kas izmirušas kopš 1500. gada. Ja uz Zemes nebūtu cilvēku, tad šāda izmiršana dabiski notiktu 18 000 gadu laikā.

Lielās izmiršanas paātrināja dzīvības evolūciju uz Zemes. Ekosistēmās dominējošo organismu maiņa parasti notika ne tādēļ, ka jaunie organismi bija pārāki, bet tāpēc, ka izmiršanas notikums iznīcināja dominējošos organismus, sabruka barības ķēdes un atbrīvojās nišas jauniem organismiem. Tas uzskatāmi redzams krīta periodā, kad dominēja dinozauri, un pēc krīta izmiršanas dominēja zīdītāji. Bieži izmira liela izmēra organismi, jo tie bija jutīgāki pret izmaiņām. Stabilos apstākļos šādi organismi uzplauka, bet katastrofu gadījumā tie pirmie bija pakļauti izmiršanai. Pētījumi liecina, ka specializētajām sugām, kas veidoja ekosistēmas ar augstu bioloģisko daudzveidību un kompleksām barības ķēdēm, bija nepieciešams ilgs atjaunošanās laiks. Strauji atjaunojās tā saucamās “katastrofu” sugas – mazprasīgas, izturīgas formas. Izmiršanas notikumu ietekmi uz augiem ir problemātiski novērtēt, jo augu fosilijas bieži vien nesaglabājas.

Par pagātnes notikumiem spriež pēc dzīvo organismu atstātajām fosilijām. Ir problemātiski fiksēt senus notikumus. Jo fosilijas ir vecākas, jo tās ir grūtāk atrodamas, iegūstamas un analizējamas. Daļai organismu, piemēram, mikroorganismiem, bieži vien nesaglabājas uzskatāmas fosilijas un nav iespējams uzzināt par to daudzveidību. Zinātnieki uzskata, ka laikā pirms fanerozoja notika mikroorganismu masveida izmiršana tā saucamā Lielā oksidēšanās notikuma (Great Oxidation Event) jeb Skābekļa katastrofas (Oxygen Catastrophe) laikā proterozoja eonā. Iespējams, ediakara beigās un pirms kembrija sprādziena notikusi vēl kāda liela mēroga izmiršana. Piecas lielās izmiršanas zināmas no fanerozoja eonas. Amerikāņu fiziķis Luiss Alvāress (Luis Alvarez) kopā ar zinātnieku grupu 1980. gadā atklāja metālu pēdas krīta perioda beigu daļas nogulās un izteica hipotēzi par asteroīda sadursmi ar Zemi kā krīta izmiršanas cēloni. Turpmākajos gados amerikāņu paleontologi Deivids Raups (David Raup) un Džeks Sepkoskis (Jack Sepkoski) veica daudzus pētījumus un izvirzīja idejas par izmiršanām, to skaitā piecām lielajām izmiršanām. Daži zinātnieki uzskata, ka ik pēc 27 miljoniem gadu Zeme saduras ar meteorītiem (saistīts ar Zemes kustību pa Piena Ceļu), kas izraisa ekoloģiskas katastrofas.