Uitsterven is het natuurlijke proces waarbij soorten verdwijnen. Sommige soorten zijn uitgestorven door de invloed van de mens. Alle huidige soorten stammen af van soorten die inmiddels uitgestorven zijn. Zij zullen ook op hun beurt uitsterven, maar deels voorouder zijn van toekomstige soorten.
Er worden twee typen uitsterven onderscheiden. Achtergrond-uitsterven is een voortdurend proces op lokaal niveau, waarbij slechts een paar soorten tegelijkertijd verdwijnen. Massa-uitstervingen zijn geologisch gezien korte perioden die wereldwijd talrijke soorten of hogere taxonomische groepen treffen. Er zijn vijf van deze massa-extincties geweest, te weten aan het eind van het Ordovicium, tijdens het Laat Devoon, op de Perm-Trias grens, in het Laat Trias en op de Krijt-Tertiair grens.
In principe is het tempo waarmee soorten verdwijnen constant door de tijd. Omdat soorten voortdurend evolueren, moeten soorten in hun omgeving zich aanpassen om de status quo in het ecosysteem te handhaven. Soorten die zich niet aanpassen, maken kans om uit te sterven. Dit staat bekend als het Red Queen model of de Wet van Constant Uitsterven. Een alternatief is het Stationaire Model, dat ervan uitgaat dat evolutie vooral door de fysieke omgeving bepaald wordt. In tijden van weinig verandering, zal daardoor geen evolutie of uitsterven plaatsvinden.
Veruit het bekendste voorbeeld van een massa-uitsterving is die op de Krijt-Tertiair grens. Slachtoffers hierbij waren de dinosauriërs, maar ook talrijke andere groepen zowel in de zee als op het land verdwenen. Het is tevens het massa-uitsterven met de duidelijkste oorzaak. Een groot hemellichaam boorde zich bij het Mexicaanse schiereiland Yucatan in de Aarde. Resten van deze bolide zijn in de vorm van zeldzame elementen inmiddels over de hele wereld gevonden. De oorzaken van andere massa-extincties zijn nog niet geheel vastgesteld. Mogelijk waren deze het gevolg van plotselinge klimaatsveranderingen (eind Ordovicium) of massale vulkaanuitbarstingen (Perm-Trias).
