V prvních desetiletích objevů dinosaurů se o jejich evolučních předcích příliš neuvažovalo. Nejenže se těch několik málo známých exemplářů nepodobalo žádnému žijícímu zvířeti, ale byli natolik odlišní od všech ostatních plazů, že bylo obtížné rozeznat mnoho o jejich příbuzenských vztazích. Brzy se zjistilo, že jako skupina jsou dinosauři zřejmě nejblíže příbuzní krokodýlům, ačkoli T. H. Huxley v 60. letech 19. století navrhl, že dinosauři a ptáci museli mít v dávné minulosti velmi blízkého společného předka. Jak u krokodýlů, tak u dinosaurů se vyskytují tři anatomické znaky – zuby se zásuvkami, lebka se dvěma velkými otvory (diapsid) a další otvor v dolní čelisti. Nejstarší krokodýli se vyskytovali téměř současně s prvními známými dinosaury, takže ani jeden z nich nemohl dát vzniknout druhému. Dlouho se mělo za to, že nejpravděpodobnějšího předka dinosaurů lze nalézt ve špatně poznané skupině triasových plazů označované jako thekodonti (“zásuvkovití plazi”). Dnes se uznává, že “thecodontian” je prostě název pro bazální nebo nejprimitivnější příslušníky archosaurů (“vládnoucích plazů”), skupiny, která se vyznačuje třemi výše uvedenými anatomickými znaky a která zahrnuje dinosaury, pterosaury (létající plazy), krokodýly a jejich vyhynulé příbuzné.
Jedním z prvních kandidátů na předka dinosaurů byl malý bazální archosaurus z raně triasové epochy (před 252,2 miliony až 247,2 miliony let) v jižní Africe zvaný Euparkeria. Nové objevy naznačují ještě dinosaurům podobnější tvory ze středního triasu (před 247,2 až 237 miliony let) a z rané části pozdního triasu (před 237 až 201,3 miliony let) Jižní Ameriky; patří k nim Lagerpeton, Lagosuchus, Pseudolagosuchus a Lewisuchus. Další formy, jako Nyasasaurus a Asilisaurus, pocházejí ze středního triasu východní Afriky; Nyasasaurus je některými považován za nejstaršího známého příslušníka Dinosauria. Další jihoamerické formy, jako Eoraptor a Herrerasaurus, mají obzvláště dinosauří vzhled a někdy jsou považovány za dinosaury.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Prvotní výskyt “pravých dinosaurů” je téměř nemožné přesně určit, protože nikdy nelze s jistotou určit, zda byl nalezen úplně první (nebo poslední) exemplář nějakého druhu organismu. Posloupnost usazenin obsahujících zkameněliny je nespojitá a obsahuje mnoho mezer; dokonce i v rámci těchto usazenin není fosilní záznam dinosaurů a dalších tvorů v nich obsažených zdaleka úplný. Situaci dále komplikuje skutečnost, že vývoj od předka k potomkovi je obvykle postupný proces. V důsledku toho, jak se zaplňují další a další mezery mezi prvními dinosaury a dalšími archosaury, je počet znaků, které je odlišují, stále menší a menší. V současné době paleontologové definují dinosaury jako Triceratopse (zástupce Ornithischia), ptáky (poslední zástupce Saurischia) a všechny potomky jejich posledního společného předka. Tento společný předek měl zřejmě řadu znaků, které se u ostatních příbuzných dinosaurů nevyskytují, včetně ztráty přední kosti nad okem, dlouhého deltopektorálního hřebene na pažní kosti, tří nebo méně kloubů na čtvrtém prstu ruky, tří nebo více kyčelních obratlů, zcela otevřené kyčelní jamky a cnemiálního hřebene na holenní kosti (tibii). Tyto znaky byly předány a modifikovány u potomků prvních dinosaurů. Ve srovnání s většinou svých současníků měli dinosauři zdokonalený postoj a držení těla a z toho vyplývající lepší chůzi a u několika nezávislých linií i celkově větší velikost. Byli také efektivnější při shánění a zpracování potravy a zřejmě měli vyšší rychlost metabolismu a kardiovaskulární výživy. Všechny tyto trendy, ať už jednotlivě, nebo ve vzájemné shodě, pravděpodobně přispěly ke společnému úspěchu dinosaurů, který vyústil v jejich dominanci mezi suchozemskými živočichy druhohor.
.