Durante as primeiras décadas das descobertas dos dinossauros, pouco se pensou sobre a sua ascendência evolutiva. Não só os poucos espécimes conhecidos eram tão diferentes de qualquer animal vivo, como também eram tão diferentes de quaisquer outros répteis que era difícil discernir muito sobre as suas relações. No início foi reconhecido que, como um grupo, os dinossauros parecem ser os mais próximos aliados dos crocodilianos, embora T.H. Huxley tenha proposto na década de 1860 que os dinossauros e as aves devem ter tido um antepassado comum muito próximo no passado distante. Três características anatómicas – os dentes com uma molécula, um crânio com dois grandes buracos (diapsídeo), e outro buraco no maxilar inferior – estão presentes tanto nos crocodilos como nos dinossauros. Os primeiros crocodilos ocorreram quase em simultâneo com os primeiros dinossauros conhecidos, pelo que nenhum deles poderia ter dado origem ao outro. Durante muito tempo pensou-se que a ancestralidade mais provável dos dinossauros poderia ser encontrada dentro de um grupo mal compreendido de répteis triássicos denominados thecodontians (“répteis de dentes de soquete”). Hoje em dia é reconhecido que “thecodontian” é simplesmente um nome para os membros basais, ou mais primitivos, dos arcossauros (“répteis dominantes”), um grupo que se distingue pelas três características anatômicas mencionadas acima e que inclui dinossauros, pterossauros (répteis voadores), crocodilos, e seus parentes extintos.
Um dos primeiros candidatos ao ancestral dos dinossauros foi um pequeno arcossauro basal da Primeira Epoca Triássica (252,2 milhões a 247,2 milhões de anos atrás) da África do Sul chamado Euparkeria. Novas descobertas sugerem criaturas ainda mais parecidas com dinossauros do Triássico Médio (247,2 milhões a 237 milhões de anos atrás) e de uma porção inicial do Triássico Final (237 milhões a 201,3 milhões de anos atrás) da América do Sul; estes incluem Lagerpeton, Lagosuchus, Pseudolagosuchus, e Lewisuchus. Outras formas, como Nyasasaurus e Asilisaurus, datam do Triássico Médio da África Oriental; Nyasasaurus é considerado por alguns como o membro mais antigo conhecido de Dinosauria. Outras formas sul-americanas como o Eoraptor e o Herrerasaurus são particularmente dinossauros na aparência e são por vezes considerados dinossauros.
Encyclopædia Britannica, Inc.
A primeira aparição de “dinossauros verdadeiros” é quase impossível de identificar, pois nunca se pode saber com certeza se o primeiro (ou o último) espécime de qualquer tipo de organismo foi encontrado. A sucessão de depósitos contendo fósseis é descontínua e contém muitas lacunas; mesmo dentro destes depósitos, o registro fóssil dos dinossauros e outras criaturas contidas dentro deles está longe de ser completo. Mais complicador ainda é que a evolução da forma ancestral para a descendência é geralmente um processo gradual. Consequentemente, à medida que mais e mais lacunas são preenchidas entre os primeiros dinossauros e outros arcossauros, o número de características que os distinguem torna-se cada vez menor. Atualmente, os paleontólogos definem os dinossauros como Triceratops (representando Ornithischia), aves (os mais recentes representantes da Saurischia), e todos os descendentes de seus mais recentes ancestrais comuns. Esse antepassado comum aparentemente tinha um conjunto de características não presentes em outros parentes de dinossauros, incluindo a perda do osso pré-frontal acima do olho, uma longa crista deltopectoral no úmero, três ou menos articulações no quarto dedo da mão, três ou mais vértebras da anca, uma cavidade totalmente aberta e uma crista cnemial no osso da canela (tíbia). Estas características foram transmitidas e modificadas nos descendentes dos primeiros dinossauros. Em comparação com a maioria dos seus contemporâneos, os dinossauros tiveram uma postura e postura melhoradas, com uma marcha melhorada e, em várias linhagens independentes, um aumento geral do tamanho. Eles também eram mais eficientes na coleta e processamento dos alimentos e aparentemente tinham taxas metabólicas e nutrição cardiovascular mais altas. Todas estas tendências, individualmente ou em conjunto, provavelmente contribuíram para o sucesso colectivo dos dinossauros, o que resultou no seu predomínio entre os animais terrestres do Mesozóico.