泥盆纪后期灭绝事件持续了很长的一段时间，很难去分别出单一的成因，同时也很难将因果关系彻底的釐清。沉积纪录指出泥盆纪后期存在气候变迁的现象，直接导致部分生物的灭绝。然而，气候变迁的原因仍存在许多争论。而关于本次灭绝事件的可能原因，主要理论包含由全球寒化、海底火山喷发所导致的海平面变化和海洋缺氧事件等。亦有说法指当时冈瓦那大陆漂向南极为上述现象之成因，但这并无法完整解释所有现象。
天体撞击.彗星或其他天体的撞击也是可能的原因之一。甚至有一种假说指出是小行星撞击导致了本次大灭绝，但目前尚