几亿年前恐龙的第一回适应演化发生于三叠纪的卡尼阶与诺利阶时期,可能当时有更多凶猛的其他动物消亡了。在传统的知识中在三叠纪中期,恐龙和同一时期的其他陆地动物展开长时间的比赛,并获得胜利,这只是一个猜想,根据出土的化石来看恐龙那时或许还没出现,且前期恐龙并非稳定的添加、多样化,而是后来才急骤的许多演化;假如它们与其他动物有过长时间比赛,应该会在化石纪录中反映出来。
恐龙在卡尼阶时的数量非常稀疏,仅占陆地动物群的1-2%。在诺利阶后,数个动物群消亡后,恐龙则占了陆地动物群的50-90%。恐龙的直立步态以前被视为成功演化的要害,但现在已知有数个同时代的动物群也有直立步态,例如:坚蜥目、鸟鳄科、劳氏鳄类、以及数种鳄形超目动物。三叠纪后期是个生物剧变的时代,有许多植物、海生动物鼓起式微,三叠纪后期的气候也有巨大改动。伪鳄类目前仅剩下鳄鱼,但在三叠纪晚期,伪鳄类是群非常多样化的演化支,包括:鸟鳄科、坚蜥目、劳氏鳄类。在这群优势物种存在下,恐龙存活到侏罗纪,并非生理、比赛上占有优势,而是面对灭绝工作的运气问题
有学者认为恐龙在以前复系群,包括数个毫不相干的演化支,并非来自于一同的最近祖先,因为身处相似的生态环境中,而单个演化出相似的形状与特征。自从70年代的恐龙文艺复兴以来,恐龙已被认为是单系群,具有最近的一同祖先,是个天然演化支。恐龙与它们的主龙类祖先在三叠纪中到晚期分隔演化,靠近2亿3000万年前,大约是二叠纪-三叠纪灭绝工作后约2000万年,该次灭绝工作消除了靠近95%的地球生物物种。
关于前期恐龙始盗龙发现地层的放射线定年法查验,证明始盗龙生计于三叠纪晚期。古生物学家认为始盗龙的表面相似全部恐龙的一同祖先;假如属实,则显现最早的恐龙应该是种小型、二足掠食动物。在阿根廷的三叠纪中期地层所发现的原始、相似恐龙的鸟颈类主龙,例如:马拉鳄龙与兔蜥,也支撑这个说法;已出土的化石根据显现这群动物都为小型、二足掠食动物。
恐龙刚呈现时,陆地上有多种不同的动物,例如坚蜥目、劳氏鳄类、鸟鳄科、喙头龙目等原始主龙形下纲,以及二齿兽下目与犬齿兽亚目等兽孔目动物。这些动物大部分在三叠纪后期的两次灭绝工作中消亡。第一次灭绝工作发生于卡尼阶与诺利阶交接处,许多原始主龙形下纲动物在此工作中消亡,例如原龙目与喙头龙目。第2次灭绝工作是三叠纪-侏罗纪灭绝工作,发生于约2亿年前,二齿兽类与大部分的前期主龙类消亡,包括:坚蜥类、鸟鳄科、植龙目、与劳氏鳄类。这群动物消亡后,鳄形超目、恐龙、哺乳类、翼龙目、有鳞目与乌龟开端占有陆地的生态系统。
非鸟恐龙与鸟类、鳄鱼都归于主龙类。大部分的爬虫类与鸟类,都归于双孔动物;哺乳类与似哺乳爬虫类具有一个颞颥孔,合称合弓动物。恐龙与其他主龙类具有许多生理构造上的特征,例如:牙齿坐落齿槽中,而非直接从颚部骨头延伸。在主龙类中,恐龙的最显着特征是它们的步态。恐龙的后肢直立于身体下方,而蜥蜴与鳄鱼的四肢则是往两头摊开。
恐龙指的是特定陆地爬虫类,能采取直立步态,在经典分类中包括蜥臀目与鸟臀目,并不包括翼龙目、鱼龙目、蛇颈龙目、沧龙科。恐龙常被认为是总目,或是未定位的演化支。蜥臀目和鸟臀目以其骨盆结构来区分。
蜥臀目(学名:Saurischia)意为“蜥蜴的髋关节”,骨盆型态比较靠近前期的祖先,耻骨朝前。数个演化支的耻骨单个演化成朝向后方,例如:艾雷拉龙下目、镰刀龙超科、驰龙科、以及其后代鸟类。蜥臀目主要包括两个亚目:二足、大部分是肉食性的兽脚亚目;长颈部、四足、植食性的蜥脚形亚目。某些兽脚亚目大约在侏罗纪时期演化成为鸟类的祖先。
鸟臀目(学名:Ornithischia)意为“鸟类的髋关节”,具有相似鸟类的骨盆结构,耻骨朝向后方,但这是趋同演化的结果。与鸟类不同的是,鸟臀目的耻骨有个朝前的杰出部分。鸟臀目包括多样化的植食性动物。
根据传统界说,蜥臀目的规模是:与鸟类具有最近一同祖先,而与鸟臀目具有较远一同祖先的全部恐龙;鸟臀目的规模则是:与三角龙具有最近一同祖先,而与蜥臀目具有较远一同祖先的全部恐龙。