Dinozaurii au evoluat în urmă cu aproximativ 230 de milioane de ani, despărțindu-se de verii lor arhozauri la începutul Triasicului, la 21 de milioane de ani după extincția catastrofală Permian-Triasic, care a distrus majoritatea vieții de pe Pământ. Ca și alți arhozauri, dinozaurii sunt caracterizați prin dinți alveolii, ceea ce îi face mai puțin probabil să fie smulși în timpul hrănirii, găuri distinctive în craniu și o creastă specială pentru atașarea mușchilor de pe femur.
Înainte de dispariția Permian-Triasic, arhozaurii erau un grup relativ obscur de reptile. La sfârșitul Permianului, pământul era dominat de therapsids, rude antice ale mamiferelor. Majoritatea terapsidelor nu au supraviețuit prea bine dispariției de la sfârșitul Permianului sau lumii aride care a urmat-o. Acest lucru a lăsat larg deschise câteva nișe ecologice majore, pe care arhozaurii au început să le exploateze. Mulți oameni de știință cred că motivul pentru creșterea arhozaurilor și a dinozaurilor a avut de-a face cu strategii mai bune de a face față mediilor aride. De exemplu, archosaurii pot elibera acidul uric – un produs secundar al metabolismului găsit în urină – mai degrabă sub formă de pastă decât lichid, care conservă apa. Lipsa pielii glandulare ar fi fost, de asemenea, un avantaj.
Ceea ce se crede că este strămoșul comun al tuturor dinozaurilor, Eoraptor, un prădător biped înalt de 1 metru, a evoluat în urmă cu aproximativ 230 de milioane de ani. La un moment dat se credea că dinozaurii erau un grup parafiletic, un grup care nu constă dintr-un strămoș comun și toți descendenții săi, dar cei mai mulți oameni de știință au ajuns de atunci la concluzia că toți dinozaurii au descins dintr-un strămoș comun. Înainte de Carnian, cu aproximativ 215 milioane de ani în urmă, dinozaurii erau relativ rari, reprezentând doar 1-2% din faunele terestre. Totuși, la granița Carniei, mulți dintre therapside și alți arhozauri care au supraviețuit dispariției de la sfârșitul Permianului au dispărut în cele din urmă, lăsând totul larg deschis pentru dinozauri. Rapid, dinozaurii au ajuns să reprezinte cel puțin 50%, dacă nu 90%, din întreaga fauna terestră individuală.
Până la sfârșitul Triasicului, a început Epoca Dinozaurilor. Cele două tipuri principale de dinozauri, terapii și sauropode, s-au diversificat suficient pentru a ocupa majoritatea nișelor ecologice majore. De-a lungul timpului, au devenit mai puțin primitive, unele grupuri, cum ar fi sauropodele, crescând progresiv, până când au cântărit mai mult decât balena albastră de astăzi. În cea mai mare parte a Mezozoicului, fiecare animal mai mare de un metru în mărime a fost un dinozaur.