Vários animais são comumente confundidos com dinossauros. Isso ocorre porque esses animais podem ser superficialmente semelhantes aos dinossauros, pois também são répteis e grandes, ou vivem ao mesmo tempo que os dinossauros, mas não fazem parte da superordem Dinosauria. Esses animais incluem pelicossauros como Dimetrodon (répteis a vela que viveram mais de 50 milhões de anos antes de os dinossauros se tornarem abundantes), pterossauros (répteis voadores que coexistiam com os dinossauros), plesiossauros, pliosauros (répteis aquáticos de pescoço longo), ictitossauros (outro réptil aquático com um corpo em forma de peixe) e mosassauros (enormes répteis aquáticos que são os parentes mais próximos das cobras vivas).
A definição oficial de dinossauro abrange todos os arquossauros de membros eretos, os parentes dos arquossauros de membros espasmódicos, os crocodilianos. Então, de certa forma, os dinossauros podem ser vistos como crocodilos de pé. No entanto, essa linhagem nunca evoluiu para voar no ar ou nadar no mar. Em vez disso, esses nichos eram ocupados por outras linhagens de répteis de diápsides (crânio de dois orifícios), especialmente plesiossauros e pliossauros. No final da Era dos Dinossauros, os ictiossauros e os mosassauros evoluíram e também viveram nos mares. Os plesiossauros existiram nos mares por quase tanto tempo quanto os dinossauros existiram na terra.
Um grupo de répteis que evoluiu quase ao mesmo tempo que os primeiros dinossauros foram os pterossauros, anteriormente conhecidos como pterodáctilos, répteis voadores que eventualmente desenvolveram envergadura de asas de até 10 m (33 pés). Entre eles estavam os maiores animais voadores de todos os tempos, como Quetzalcoatlus e Hatzegopteryx, embora essas envergadura não fossem típicas, e os maiores pterossauros só evoluíram pouco antes do final do Cretáceo, quando todos os dinossauros foram extintos.
Outro grupo importante, às vezes confundido com os dinossauros, são os pterossauros, répteis apoiados em velas que viveram no período do Permiano, cerca de 50 milhões de anos antes dos primeiros dinossauros percorrerem a Terra. Os pelicossauros podiam crescer até 3 1/2 metros (11 pés) de comprimento, embora a maioria fosse muito menor com cerca de 1 metro (3 pés) de comprimento. Os pelycossauros e outros sinapsídeos foram apenas o segundo grupo principal de tetrápodes a dominar os ecossistemas terrestres, depois de répteis basais e anfíbios gigantes que viveram durante o Carbonífero tardio e o Permiano inicial. Os terapsídeos (Permiano / Triássico) foram o terceiro, os arquossomorfos (Triássico Precoce) foram o quarto e os dinossauros apenas o quinto.