Nekoliko životinja se obično pogrešno smatra dinosaurima. To je zato što ove životinje mogu biti površinski slične dinosaurima po tome što su također gmazovske i velike, ili su živjele u isto vrijeme kad i dinosauri, ali nisu dio nadreda dinosaurija. Te životinje uključuju pelikozaure poput Dimetrodona (gmazovi s jedrima koji su živjeli više od 50 milijuna godina prije nego što su dinosauri postali obilni), pterosauri (leteći gmazovi koji su postojali s dinosaurima), plesiosauri, pliosauri (vodeni gmazovi dugog vrata), ihitosauri (još jedan vodeni gmazovi s tijelom u obliku ribe), i mosasauri (ogromni vodeni gmazovi koji su najbliži rođaci živih zmija).
Službena definicija dinosaura obuhvaća sve arhosaure s uspravnim udovima, srodnike arhosaura raširenih udova, krokodila. Dakle, u određenom smislu, dinosaure se mogu smatrati uspravno stojećim krokodilima. Međutim, ova loza nikada nije evoluirala da leti u zraku ili pliva u moru. Umjesto toga, te su niše zauzele druge loze gmazova diapsida (lubanje s dvije rupe), posebno plesiosaura i pliosaura. Potkraj doba dinosaura, ihtiosauri i mosasauri evoluirali su i živjeli i u morima. Pleziosauri su postojali u morima gotovo onoliko dugo koliko su postojali dinosauri na kopnu.
Jedna skupina gmazova koja je evoluirala gotovo u isto vrijeme kad i prvi dinosauri bili su pterosauri, prije poznati kao pterodaktili, leteći gmazovi koji su na kraju razvili raspon krila do 10 m (33 stope). Među njima su bile najveće leteće životinje svih vremena, poput Quetzalcoatlusa i Hatzegopteryxa, iako ti rasponi krila nisu bili tipični, a najveći pterosauri evoluirali su tek neposredno prije kraja krede, kada su svi dinosauri izumrli.
Druga važna skupina koja se ponekad miješa s dinosaurima su pterosauri, gmazovi s jedrima koji su živjeli u permskom razdoblju, oko 50 milijuna godina prije nego što su prvi dinosauri hodali Zemljom. Pelikosauri su mogli narasti do 3 1/2 metra (11 stopa) u duljinu, iako je većina bila mnogo manja oko 1 metar (3 stope) duljine. Pelikozauri i drugi sinapsidi bili su tek druga velika skupina tetrapoda koja je dominirala kopnenim ekosustavima, nakon bazalnih gmazova i divovskih vodozemaca koji su živjeli tijekom kasnog karbona i ranog perma. Terapsidi (perm/trijas) bili su treći, arhosauromorfi (rani trijas) bili su četvrti, a dinosauri tek peti.