De nombreux reptiles qui vivaient aux mêmes périodes géologiques que les dinosaures ont parfois été confondus avec les dinosaures par le cinéma ou la littérature, alors qu'ils ne sont pas scientifiquement classés comme tels. Les plus connus sont :
Les Dinosaures sont apparus au sein du superordre des reptiles archosauriens, un groupe de petits reptiles diapsides de la fin du permien et surtout du début du trias.
L'extinction radicale de la fin du permien, vers -250 millions d'années, a balayé 90 % des espèces de l'époque, permettant à des groupes d'animaux ou de plantes de prendre leur essor par radiations évolutives, notamment les amniotes, parmi lesquels on trouve les ancêtres des dinosaures, au même titre que les reptiles et les mammifères anciens et actuels. De nombreux événements géologiques sont contemporains de cette crise.
Les petits reptiles diapsides, c'est-à-dire dont le crâne a deux paires de fenestration en arrière des orbites, possèdent des os prédentaires à l'avant de la mandibule et comme tous les reptiles d'alors, des membres transversaux ou semi-dressés. Ils sont à cause de la première caractéristique spécifique appelés thécodontes. Ils partent vers une conquête des milieux vivants, et divergent en trois grandes familles :
Les plus anciens dinosaures connus sont des carnivores âgés de 225 à 230 millions d'années, Eoraptor et Herrerasaurus. Tous deux montrent déjà une certaine spécialisation, puisque ce sont des saurischiens, datant d'après la divergence entre les dinosaures ornithischiens et saurischiens. Notons que tous les dinosaures ont une denture homodonte comme les autres reptiles.
Herrerasaurus est non seulement un saurischien, mais peut-être même un théropode déjà affirmé.
En 2008, aucun dinosaure primitif datant d'avant la divergence entre ornithischiens et saurischiens n'est connu, ce qui fait probablement remonter la toute première espèce de dinosaures encore indifférenciée quelques millions d'années plus tôt, soit au moins au tout début du trias, entre -250 et -240 millions d'années.
L'extinction du Trias-Jurassique a ensuite permis l'explosion radiative des dinosaures en libérant des niches écologiques.
La disparition des dinosaures donna naissance à de nombreuses théories, certaines farfelues comme la destruction des dinosaures par des extraterrestres, et d'autres plus probables et scientifiquement testables. Il convient toutefois de noter que l'extinction des dinosaures est un problème sémantique : les dinosaures ne sont pas éteints puisqu'il subsiste des oiseaux.
En revanche, il y a bien eu une crise à la fin du Crétacé, il y a 65 millions d'années. Bien que cette dernière ait eu un impact moyen sur la biodiversité en général (si on la compare à la crise Permo-Triasique ou même à celle de l'Ordovicien) et qu'elle a surtout décimé des organismes marins tels les foraminifères et non des organismes terrestres dont l'extinction relative est beaucoup moins élevée, elle est devenue très célèbre en raison de la sur-médiatisation relative aux dinosaures.
La comparaison du taux d'extinction, taxon par taxon, montre que certains des clades contemporains des dinosaures ont été très affectés (tels les plésiosaures et les ptérosaures) et d'autres beaucoup moins (crocodiliens et chéloniens par exemple). Cette crise a éliminé les dinosaures non-aviens vivant à cette époque.
Les causes les plus probables ayant induit la crise K-T sont :
Ces trois théories sont basées sur des faits et la crise K-T pourrait être la conséquence de la quasi-simultanéité de ces trois événements. Les avis divergent en ce qui concerne l'importance relative de chacun d'eux.
Le premier fossile d'oiseau, l'Archéoptéryx, du Jurassique supérieur, a été découvert en Bavière en 1861. Sa grande ressemblance avec certains petits dinosaures carnivores bipèdes, comme les Compsognathus, a immédiatement fait apparaitre la théorie selon laquelle les oiseaux descendaient d'un groupe de dinosaures au sein des Cœlurosauriens.
Pendant un siècle, cette théorie est restée très controversée, voire rejetée. En effet, les oiseaux ont des clavicules, alors que les cœlurosauriens n'en avaient pas. Mais l'importance accordée aux clavicules est excessive: les carnivores n'ont pas de clavicules; ils n'en sont pas moins des mammifères.
Depuis les années 1970, cependant, des Cœlurosauriens dotés de clavicules ont été découverts (et même dans des groupes moins dérivés) et la théorie dinosaurienne sur l'origine des oiseaux est redevenue dominante.
Dans les années 1990, de nombreux fossiles de dinosaures à plumes ont été découverts, principalement dans la région du Liaoning, en Chine et ont contribué à réactiver cette théorie. Il s'agit à la fois d'oiseaux primitifs et à la fois de dinosaures non aviens à plumes ou proto-plumes. L'interprétation qui est faite de ces découvertes est qu'une ou plusieurs espèces de dinosaure cœlurosaurien (voire l'ancêtre des Cœlurosauriens lui-même) a développé le caractère « plume » et que parmi les descendants de cette espèce se trouverait entre autres l'ancêtre commun à tous les oiseaux.
Il reste des contestataires de l'origine dinosaurienne des oiseaux ("BAND": Birds Are Not Dinosaurs).