Dinosauri su evoluirali prije oko 230 milijuna godina, odvojivši se od svojih rođaka arhosaura u ranom trijasu, 21 milijun godina nakon katastrofalnog permsko-trijaskog izumiranja, koje je uništilo većinu života na Zemlji. Poput ostalih arhosaura, dinosaure karakteriziraju utičnice, zbog čega je manje vjerojatno da će se olabaviti tijekom hranjenja, prepoznatljive rupe u lubanji i poseban greben za pričvršćivanje mišića na bedrenoj kosti.
Prije permsko-trijaskog izumiranja, arhosauri su bili relativno nejasna skupina gmazova. U kasnom permu, zemljom su dominirali terapsidi, drevni srodnici sisavaca. Većina terapsida nije dobro preživjela izumiranje na kraju Perma ili sušni svijet koji ga je pratio. To je ostavilo širom otvorenih nekoliko velikih ekoloških niša koje su arhosauri počeli iskorištavati. Mnogi znanstvenici vjeruju da razlog za porast arhosaura i dinosaura ima veze s boljim strategijama za suočavanje sa sušnim okolišem. Na primjer, arhosauri mogu otpuštati mokraćnu kiselinu – nusprodukt metabolizma koji se nalazi u urinu – u obliku paste, a ne tekućine, čuvajući vodu. Nedostatak žljezdaste kože također bi bila prednost.
Ono što se smatra zajedničkim predkom svih dinosaura, Eoraptor, 1 metar visoki dvonožni grabežljivac, evoluirao je prije oko 230 milijuna godina. Nekada se smatralo da su dinosauri parafiletska skupina, skupina koja se ne sastoji od zajedničkog pretka i svih njegovih potomaka, no većina znanstvenika je od tada došla do zaključka da svi dinosauri potječu od zajedničkog pretka. Prije karnija, prije oko 215 milijuna godina, dinosauri su bili relativno rijetki, predstavljajući samo 1-2% kopnene faune. Na granici Karnije, međutim, mnogi terapsidi i drugi arhosauri koji su preživjeli izumiranje na kraju Perma konačno su izumrli, ostavljajući sve širom otvorenim za dinosaure. Brzo su dinosauri počeli predstavljati najmanje 50%, ako ne i 90%, sve pojedinačne kopnene faune.
Do kraja trijasa počelo je doba dinosaura. Dvije glavne vrste dinosaura, terapodi i sauropodi, dovoljno su raznolike da zauzmu većinu glavnih ekoloških niša. S vremenom su postali manje primitivni, a neke skupine, kao što su sauropodi, progresivno su postajale sve veće, sve dok nisu težile više od današnjeg plavog kita. Tijekom većeg dijela mezozoika, svaka životinja veća od metra bila je neka vrsta dinosaura.