Najšire gledano, postojala su dva reda dinosaura: ptičji i gušterski. Dinosauri s ptičjim kukovima (ornitiscians) sastojali su se od raznih biljojeda uključujući Stegosaurus, Triceratops, Ankylosaurus hadrosaure (dinosaure s pačjim kljunom) i debeloglave dinosaure poput Dracorexa. Dinosauri s gušterama (saurischians) uključivali su teropode, koji su uključivali sve dinosaure mesoždere, i sauropode, koji su bili najveće životinje koje su ikada hodale Zemljom.
Dinosaur je evoluirao od predaka arhosaura u razdoblju srednjeg trijasa, prije oko 230 milijuna godina, nedugo nakon najvećeg masovnog izumiranja u povijesti Zemlje. Arhozauri su skupina koja uključuje moderne ptice i krokodile, ali su u to vrijeme imali univerzalni gmazovski izgled. Zajedničke značajke arhosaura uključuju zube postavljene u utičnice, posebne rupe u lubanji za smanjenje težine i dodatne ureze na bedrenoj kosti za pričvršćivanje mišića. Dinosauri su u biti samo gmazovi arhosaura s udovima koji se drže uspravno ispod tijela.
Brzo su dinosauri postali raznoliki u niz tipova tijela. Smatra se da je najraniji dinosaur bio mali, dvonožni grabežljivac. Prije otprilike 215 milijuna godina, izumiranje je uništilo mnoge najveće konkurente dinosaura, uključujući bazalne arhosaure i pretke sisavaca, terapside. Prije ovog izumiranja dinosauri su činili samo 1-2% kopnenih životinja, a nakon njega 50-90%. Dinosauri su se diverzificirali kako bi popunili prazne niše, uključujući grabežljivce srednje veličine, velike grabežljivce, srednje velike biljojede, velike biljojede itd.
Iako su dinosauri rano postali raznoliki, nisu se povećali u veličini sve do izumiranja trijasa i jure prije 200 milijuna godina, koje je još agresivnije uništilo preostale konkurente dinosaura. Najraniji dinosauri bili su “mali” (do 20 stopa) sauropodi, koji su imali duge vratove i hodali su na četiri noge, jeli biljke, te mesožderni dinosauri teropodi (s tjelesnim planom koji je površno bio sličan T. rexu koji je bio samo otprilike veličine ljudi.
Tijekom jurskog razdoblja dinosauri su se još impresivnije mijenjali. Međusobna igra između grabežljivaca i plijena dovela je do mnogih prilagodbi na obje strane: biljojedi dinosauri stekli su ili ekstremnu veličinu ili jedinstveni raspored oklopa ili oružja, kao što su batine ili šiljci. Predatori su postali veći i pametniji, s većim zubima, jačim čeljustima i dužom glavom koja ih je držala. To je kulminiralo divovima poput T. rexa.