Varios animales se confunden comúnmente con dinosaurios. Esto se debe a que estos animales pueden ser superficialmente similares a los dinosaurios, ya que también son reptiles y grandes, o viven al mismo tiempo que los dinosaurios, pero no son parte del superorden Dinosauria. Estos animales incluyen pelicosaurios como Dimetrodon (reptiles respaldados por velas que vivieron más de 50 millones de años antes de que los dinosaurios fueran abundantes), pterosaurios (reptiles voladores que coexistieron con los dinosaurios), plesiosaurios, pliosaurios (reptiles acuáticos de cuello largo), ictitosaurios (otro reptil acuático con un cuerpo en forma de pez) y mosasaurios (enormes reptiles acuáticos que son los parientes más cercanos de las serpientes vivas).
La definición oficial de dinosaurio abarca a todos los arcosaurios de extremidades erectas, los parientes de los archosaurios de extremidades extendidas, los cocodrilos. Entonces, en cierto sentido, los dinosaurios pueden considerarse cocodrilos erguidos. Sin embargo, este linaje nunca evolucionó para volar en el aire o nadar en el mar. En cambio, estos nichos estaban ocupados por otros linajes de reptiles diapsidas (cráneo de dos agujeros), especialmente plesiosaurios y pliosaurios. Hacia el final de la Era de los Dinosaurios, los ictiosaurios y los mosasaurios también evolucionaron y vivieron en los mares. Los plesiosaurios existieron en los mares casi tanto tiempo como los dinosaurios existieron en la tierra.
Un grupo de reptiles que evolucionó casi al mismo tiempo que los primeros dinosaurios fueron los pterosaurios, anteriormente conocidos como pterodáctilos, reptiles voladores que eventualmente desarrollaron envergaduras de hasta 10 m (33 pies). Entre ellos estaban los animales voladores más grandes de todos los tiempos, como Quetzalcoatlus y Hatzegopteryx, aunque estas envergaduras no eran típicas, y los pterosaurios más grandes solo evolucionaron poco antes del final del Cretácico, cuando todos los dinosaurios se extinguieron.
Otro grupo importante que a veces se confunde con los dinosaurios son los pterosaurios, reptiles respaldados por velas que vivieron en el período Pérmico, unos 50 millones de años antes de que los primeros dinosaurios caminaran por la Tierra. Los pelicosaurios podían crecer hasta 3 1/2 metros (11 pies) de longitud, aunque la mayoría eran mucho más pequeños de aproximadamente 1 metro (3 pies) de largo. Los pelycosaurios y otras sinapsidas fueron solo el segundo grupo principal de tetrápodos en dominar los ecosistemas terrestres, después de los reptiles basales y los anfibios gigantes que vivieron durante el Carbonífero tardío y el Pérmico temprano. Los terápsidos (Pérmico / Triásico) fueron el tercero, los archosauromorfos (Triásico temprano) fueron el cuarto, y los dinosaurios fueron solo el quinto.