發生在4.4億年前，這次滅絕是歷史上第二次大規模的生物滅絕，徹底摧毀了2/3的物種，布萊恩·托馬斯和他堪薩斯大學的同事們認為奧陶紀生物滅絕是伽馬射線暴導致的。科學家把這次滅絕歸罪于在奧陶紀晚期突然而至的冰河時代。

托馬斯贊同這一觀點，覺得這次滅絕是冰期導致的。但他認為，冰期的開始可由伽馬射線暴解釋，或許還造成了其他導致生物滅絕的因素，比如臭氧損耗。托馬斯和同事在一篇網絡文章中發表了這個假設，后又提出了更多細節。

已知的最大規模的爆炸是伽馬射線暴，被認為來自超新星，天文學家每天都能觀察到一次。托馬斯和他的同事估計，一次伽馬射線暴，如果其距離地球1萬光年，就會危及地球上的生命。他認為，這樣的伽馬射線暴每10億年會發生一次。

據托馬斯的計算，伽馬射線暴的強烈輻射能損耗地球40%的臭氧層。他說，大約需要10年臭氧層才能從如此大的爆炸中恢復過來。

起保護作用的臭氧層損失了這么大一部分，就會任由有害的紫外線輻射到達地球。因為紫外線輻射大量通過水后會減弱，生活在最靠近海洋表面的生物會受到最多的紫外線輻射，所以相對于深海生物它們的滅絕率更高。的確，地質證據證實，在奧陶紀生物滅絕過程中，靠近海水柱頂部的物種遭受的打擊最為嚴重。

除了損耗臭氧層，伽馬射線暴也許會導致全球降溫，就像在奧陶紀滅絕時期開始的那次。伽馬射線分解了空氣中的氮和氧分子，將它們轉化為二氧化氮。二氧化氮是構成煙霧的褐色氣體，可以遮擋陽光，使地球變暗變冷，因此有可能引發了冰期。

托馬斯稱，一些化石證據表明，一些物種，包括生活在海洋表面的浮游生物，在冰期開始后死亡，說明除了寒冷還有其他因素導致了那次大規模滅絕。

托馬斯和同事考慮過奧陶紀大滅絕的其他可能的原因，例如殺死恐龍的小行星撞擊，但是沒有證據證明在奧陶紀晚期有這樣的事件發生過。

托馬斯認為，伽馬射線暴能夠很好地解釋這次滅絕的類型和冰期的突然而至。雖然沒有“有力的證據”證明那時有伽馬射線暴。