Plusieurs animaux sont communément confondus avec des dinosaures. En effet, ces animaux peuvent être superficiellement similaires aux dinosaures en ce sens qu’ils sont également reptiliens et grands, ou ont vécu en même temps que les dinosaures, mais ne font pas partie du super ordre des dinosaures. Ces animaux comprennent des pélycosaures comme Dimetrodon (des reptiles à voile qui ont vécu plus de 50 millions d’années avant que les dinosaures ne deviennent abondants), des ptérosaures (des reptiles volants qui coexistaient avec les dinosaures), des plésiosaures, des pliosaures (reptiles aquatiques à long cou), des ichythosaures (un autre reptile aquatique avec un corps en forme de poisson) et les mosasaures (énormes reptiles aquatiques qui sont les plus proches parents des serpents vivants).
La définition officielle du dinosaure englobe tous les archosaures à membres dressés, les parents des archosaures à membres étendus, les crocodiliens. Ainsi, dans un sens, les dinosaures peuvent être considérés comme des crocodiliens debout. Cependant, cette lignée n’a jamais évolué pour voler dans les airs ou nager dans la mer. Au lieu de cela, ces niches étaient occupées par d’autres lignées de reptiles diapsides (crâne à deux trous), en particulier les plésiosaures et les pliosaures. Vers la fin de l’ère des dinosaures, les ichtyosaures et les mosasaures ont évolué et vivaient également dans les mers. Les plésiosaures ont existé dans les mers presque aussi longtemps que les dinosaures ont existé sur terre.
Un groupe de reptiles qui a évolué presque en même temps que les premiers dinosaures était les ptérosaures, anciennement connus sous le nom de ptérodactyles, des reptiles volants qui ont finalement développé une envergure pouvant atteindre 10 m (33 pi). Parmi eux se trouvaient les plus grands animaux volants de tous les temps, comme Quetzalcoatlus et Hatzegopteryx, bien que ces envergures ne soient pas typiques, et les plus grands ptérosaures n’ont évolué que peu de temps avant la fin du Crétacé, lorsque tous les dinosaures se sont éteints.
Un autre groupe important parfois confondu avec les dinosaures est celui des ptérosaures, des reptiles à voile qui vivaient à l’époque du Permien, environ 50 millions d’années avant que les premiers dinosaures ne parcourent la Terre. Les pélycosaures pouvaient mesurer jusqu’à 3 1/2 mètres (11 pieds) de long, bien que la plupart soient beaucoup plus petits, environ 1 mètre (3 pieds) de long. Les pélycosaures et autres synapsides n’étaient que le deuxième groupe majeur de tétrapodes à dominer les écosystèmes terrestres, après les reptiles basaux et les amphibiens géants qui vivaient à la fin du Carbonifère et au début du Permien. Les thérapsides (Permien/Trias) étaient le troisième, les archosauromorphes (Premier Trias) étaient le quatrième et les dinosaures n’étaient que le cinquième.