Los dinosaurios evolucionaron hace unos 230 millones de años, separándose de sus primos arcosaurios en el Triásico temprano, 21 millones de años después de la catastrófica extinción del Pérmico-Triásico, que acabó con la mayor parte de la vida en la Tierra. Al igual que otros arcosaurios, los dinosaurios se caracterizan por tener dientes alveolares, lo que hace que sea menos probable que se suelten durante la alimentación, orificios distintivos en el cráneo y una cresta especial para unir los músculos del fémur.
Antes de la extinción del Pérmico-Triásico, los arcosaurios eran un grupo de reptiles relativamente oscuro. A finales del Pérmico, la tierra estaba dominada por los terápsidos, antiguos parientes de los mamíferos. La mayoría de los terápsidos no sobrevivieron muy bien a la extinción del final del Pérmico ni al árido mundo que la siguió. Esto dejó varios nichos ecológicos importantes abiertos de par en par, que los arcosaurios comenzaron a explotar. Muchos científicos creen que la razón del surgimiento de los arcosaurios y los dinosaurios tuvo que ver con mejores estrategias para hacer frente a los entornos áridos. Por ejemplo, los arcosaurios pueden liberar ácido úrico, un subproducto del metabolismo que se encuentra en la orina, en forma de pasta en lugar de líquido, lo que conserva el agua. La falta de piel glandular también habría sido una ventaja.
Lo que se cree que es el antepasado común de todos los dinosaurios, Eoraptor, un depredador bípedo de 1 metro de altura, evolucionó hace unos 230 millones de años. En un momento se pensó que los dinosaurios eran un grupo parafilético, un grupo que no estaba formado por un ancestro común y todos sus descendientes, pero la mayoría de los científicos han llegado a la conclusión de que todos los dinosaurios descendían de un ancestro común. Antes del Carnian, hace unos 215 millones de años, los dinosaurios eran relativamente raros, solo representaban el 1-2% de la fauna terrestre. En el límite de Carnian, sin embargo, muchos de los terápsidos y otros arcosaurios que sobrevivieron a la extinción del Pérmico final finalmente se extinguieron, dejando todo bien abierto para los dinosaurios. Rápidamente, los dinosaurios llegaron a representar al menos el 50%, si no el 90%, de toda la fauna terrestre individual.
Al final del Triásico, había comenzado la Era de los Dinosaurios. Los dos tipos principales de dinosaurios, terápodos y saurópodos, se diversificaron lo suficiente como para ocupar la mayoría de los principales nichos ecológicos. Con el tiempo, se volvieron menos primitivos, y algunos grupos, como los saurópodos, se hicieron progresivamente más grandes, hasta llegar a pesar más que la ballena azul actual. Durante la mayor parte del Mesozoico, cada animal de más de un metro de tamaño era un dinosaurio de algún tipo.