Dunkleosteus stierf uit ongeveer 358,9 miljoen jaar geleden. Mogelijke verklaringen zijn:
- Veranderend klimaat: ijstijden in het Laat-Devoon veranderden zeespiegels en mariene omgevingen.
- Concurrentie: stijgende aantallen haaien en beenvissen drukken op voedselbronnen.
- Overbevissing: andere predatoren kunnen Dunkleosteus hebben bejaagd of hebben gestreden om prooi.
- Ziekte: gezondheidsproblemen hebben mogelijk bijgedragen, hoewel het bewijs beperkt is.
- Combinatie van factoren: een mix van milieudruk en biologische druk veroorzaakte waarschijnlijk de uitsterving.