Podczas wczesnych dekad odkryć dinozaurów niewiele myślano o ich ewolucyjnym rodowodzie. Nie tylko nieliczne znane okazy były niepodobne do żadnego żyjącego zwierzęcia, ale tak bardzo różniły się od innych gadów, że trudno było dostrzec wiele na temat ich pokrewieństwa. Wcześnie uznano, że jako grupa, dinozaury wydają się być najbardziej spokrewnione z krokodylami, choć T.H. Huxley już w latach 60. XIX wieku zaproponował, że dinozaury i ptaki musiały mieć bardzo bliskiego wspólnego przodka w odległej przeszłości. Trzy cechy anatomiczne – nasadowe zęby, czaszka z dwoma dużymi otworami (diapsyd) i jeszcze jeden otwór w dolnej szczęce – występują zarówno u krokodyli, jak i u dinozaurów. Najwcześniejsze krokodyle pojawiły się niemal równocześnie z pierwszymi znanymi dinozaurami, więc żaden z nich nie mógł dać początek drugiemu. Długo sądzono, że najbardziej prawdopodobny przodek dinozaurów znajduje się w słabo poznanej grupie triasowych gadów zwanych tekodontami (“gady zębate”). Dziś uznaje się, że “thecodontian” to po prostu nazwa dla bazalnych, czyli najbardziej prymitywnych, członków archozaurów (“gadów panujących”), grupy, którą wyróżniają trzy cechy anatomiczne wspomniane powyżej i która obejmuje dinozaury, pterozaury (gady latające), krokodyle i ich wymarłych krewnych.
Wczesnym kandydatem na przodka dinozaurów był mały bazalny archozaur z wczesnego triasu (252,2 mln do 247,2 mln lat temu) Afryki Południowej zwany Euparkeria. Nowe odkrycia wskazują na stworzenia jeszcze bardziej przypominające dinozaury ze środkowego triasu (247,2 mln – 237 mln lat temu) i z wczesnej części późnego triasu (237 mln – 201,3 mln lat temu) Ameryki Południowej; należą do nich Lagerpeton, Lagosuchus, Pseudolagosuchus i Lewisuchus. Inne formy, takie jak Nyasasaurus i Asilisaurus, pochodzą ze środkowego triasu Afryki Wschodniej; Nyasasaurus jest uważany przez niektórych za najstarszego znanego przedstawiciela Dinosauria. Inne południowoamerykańskie formy, takie jak Eoraptor i Herrerasaurus, mają szczególnie dinozaurzy wygląd i są czasem uważane za dinozaury.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Najwcześniejsze pojawienie się “prawdziwych dinozaurów” jest prawie niemożliwe do ustalenia, gdyż nigdy nie można z całą pewnością stwierdzić, czy znaleziono pierwszy (lub ostatni) okaz jakiegokolwiek organizmu. Sukcesja osadów zawierających skamieniałości jest nieciągła i zawiera wiele luk; nawet w obrębie tych osadów zapis kopalny dinozaurów i innych stworzeń w nich zawartych jest daleki od kompletności. Sprawę dodatkowo komplikuje fakt, że ewolucja od formy przodka do formy potomka jest zwykle procesem stopniowym. W związku z tym, w miarę wypełniania coraz większych luk między pierwszymi dinozaurami a innymi archozaurami, liczba cech je odróżniających staje się coraz mniejsza. Obecnie paleontolodzy definiują dinozaury jako Triceratopsa (reprezentującego Ornithischia), ptaki (najpóźniejszych przedstawicieli Saurischia) oraz wszystkich potomków ich najdawniejszego wspólnego przodka. Ten wspólny przodek najwyraźniej miał zestaw cech nieobecnych u innych krewnych dinozaurów, w tym utratę kości przedszczękowej nad okiem, długi grzebień deltopectoralny na kości ramiennej, trzy lub mniej stawów na czwartym palcu ręki, trzy lub więcej kręgów biodrowych, w pełni otwartą panewkę stawu biodrowego i grzebień cnemialny na kości podudzia (tibia). Cechy te były przekazywane i modyfikowane u potomków pierwszych dinozaurów. W porównaniu z większością swoich rówieśników, dinozaury miały lepszą postawę i postawę, a co za tym idzie lepszy chód oraz, u kilku niezależnych linii, ogólny wzrost rozmiarów. Były też bardziej wydajne w zdobywaniu i przetwarzaniu pożywienia i najwyraźniej miały wyższe tempo przemiany materii i odżywiania układu krążenia. Wszystkie te tendencje, indywidualnie lub w porozumieniu, prawdopodobnie przyczyniły się do zbiorowego sukcesu dinozaurów, który zaowocował ich dominacją wśród zwierząt lądowych mezozoiku.