I de første årtier, hvor dinosaurerne blev opdaget, tænkte man ikke meget over deres evolutionære forfædre. Ikke alene lignede de få kendte eksemplarer ikke noget levende dyr, men de var også så forskellige fra alle andre krybdyr, at det var svært at skelne meget om deres slægtskab. Tidligt blev det erkendt, at dinosaurerne som gruppe synes at være nærmest beslægtet med krokodillerne, selv om T.H. Huxley i 1860’erne havde foreslået, at dinosaurer og fugle må have haft en meget tæt fælles forfader i en fjern fortid. Tre anatomiske kendetegn – tænder med lommetænder, et kranium med to store huller (diapsid) og endnu et hul i underkæben – findes hos både krokodiller og dinosaurer. De tidligste krokodiller opstod næsten samtidig med de første kendte dinosaurer, så ingen af dem kan have givet anledning til den anden. Man troede længe, at den mest sandsynlige forfader til dinosaurerne kunne findes i en dårligt forstået gruppe af krybdyr fra Trias, der blev kaldt thecodonterne (“krybdyr med mukkertænder”). I dag er det anerkendt, at “thecodontian” simpelthen er en betegnelse for de basale, eller mest primitive, medlemmer af archosaurerne (“herskende krybdyr”), en gruppe, der kendetegnes ved de tre anatomiske træk, der er nævnt ovenfor, og som omfatter dinosaurer, pterosaurer (flyvende krybdyr), krokodiller og deres uddøde slægtninge.
En tidlig kandidat til forfader til dinosaurerne var en lille basal archosaur fra den tidlige trias-epoke (252,2 millioner til 247,2 millioner år siden) i Sydafrika, kaldet Euparkeria. Nye fund tyder på endnu mere dinosaurlignende væsener fra den mellemste trias (247,2 millioner til 237 millioner år siden) og fra en tidlig del af den sene trias (237 millioner til 201,3 millioner år siden) i Sydamerika; disse omfatter Lagerpeton, Lagosuchus, Pseudolagosuchus og Lewisuchus. Andre former, såsom Nyasasaurus og Asilisaurus, stammer fra den mellemste trias i Østafrika; Nyasasaurus anses af nogle for at være det ældste kendte medlem af Dinosauria. Andre sydamerikanske former som Eoraptor og Herrerasaurus har et særligt dinosaurisk udseende og anses undertiden for at være dinosaurer.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Den tidligste forekomst af “ægte dinosaurer” er næsten umulig at fastslå, da man aldrig med sikkerhed kan vide, om man har fundet det allerførste (eller sidste) eksemplar af en hvilken som helst organisme. Aflejringerne, der indeholder fossiler, er uregelmæssige og indeholder mange huller; selv inden for disse aflejringer er den fossile optegnelse af dinosaurer og andre skabninger, der er indeholdt i dem, langt fra komplet. Det kompliceres yderligere af, at udviklingen fra forfædrene til efterkommere normalt er en trinvis proces. Efterhånden som flere og flere huller udfyldes mellem de første dinosaurer og andre arkosaurer, bliver antallet af kendetegn, der adskiller dem fra hinanden, mindre og mindre. På nuværende tidspunkt definerer palæontologer dinosaurer som Triceratops (som repræsenterer Ornithischia), fugle (de seneste repræsentanter for Saurischia) og alle efterkommere af deres seneste fælles forfader. Denne fælles forfader havde tilsyneladende en række træk, som ikke findes hos andre dinosaurers slægtninge, herunder tabet af den præfrontale knogle over øjet, en lang deltopectoral kam på overarmsknoglen, tre eller færre led på håndens fjerde finger, tre eller flere hoftehvirvler, en helt åben hofteskål og en cnemial kam på skinnebenet (tibia). Disse kendetegn blev overført og ændret til efterkommerne af de første dinosaurer. Sammenlignet med de fleste af deres samtidige havde dinosaurerne en forbedret holdning og kropsholdning med en forbedret gangart til følge og, i flere uafhængige slægter, en generel stigning i størrelse. De var også mere effektive til at samle føde og forarbejde den, og de havde tilsyneladende et højere stofskifte og en højere kardiovaskulær ernæring. Alle disse tendenser bidrog formentlig hver for sig eller i fællesskab til dinosaurernes kollektive succes, hvilket resulterede i deres dominans blandt de landlevende dyr i Mesozoikum.