Dinozaurai išsivystė maždaug prieš 230 milijonų metų, atsiskyrę nuo pusbrolių archozaurų ankstyvajame triaso periode, praėjus 21 milijonui metų po katastrofiško Permo-Triaso išnykimo, kuris sunaikino didžiąją dalį gyvybės Žemėje. Kaip ir kitiems archozaurams, dinozaurams būdingi įdubiniai dantys, dėl kurių jie rečiau atsipalaiduoja maitinant, kaukolėje yra išskirtinės skylės ir specialus šlaunikaulio raumenims pritvirtinti skirtas ketera.
Iki permo-triaso išnykimo archozaurai buvo gana neaiški roplių grupė. Vėlyvajame perme krašte dominavo terapijos, senovės žinduolių giminaičiai. Dauguma terapeutų nelabai išgyveno nei permo pabaigos pabaigoje, nei po jo sekusio sausringo pasaulio. Taip liko atviros kelios pagrindinės ekologinės nišos, kurias ėmė eksploatuoti archozaurai. Daugelis mokslininkų mano, kad archozaurų ir dinozaurų atsiradimo priežastis buvo susijusi su geresnėmis strategijomis, kaip įveikti sausringą aplinką. Pavyzdžiui, archozaurai gali išskirti šlapimo rūgštį – šalutinį metabolizmo produktą, randamą šlapime – kaip pastą, o ne skystą, taupantį vandenį. Liaukų odos trūkumas taip pat būtų buvęs privalumas.
Manoma, kad bendras visų dinozaurų protėvis – 1 metro aukščio dvikojis plėšrūnas Eoraptor – išsivystė maždaug prieš 230 mln. Vienu metu buvo manoma, kad dinozaurai yra parafiletinė grupė, kurią sudaro ne bendras protėvis ir visi jo palikuonys, tačiau nuo to laiko dauguma mokslininkų padarė išvadą, kad visi dinozaurai yra kilę iš bendro protėvio. Prieš Karniją, maždaug prieš 215 milijonų metų, dinozaurai buvo gana reti, sudarė tik 1–2 % sausumos faunos. Tačiau prie Karnijos ribos daugelis terapidžių ir kitų archozaurų, išgyvenusių pasibaigus Permo išnykimui, galiausiai išnyko, todėl dinozaurams viskas liko atvira. Greitai dinozaurai sudarė bent 50 %, jei ne 90 % visos atskiros sausumos faunos.
Triaso pabaigoje prasidėjo dinozaurų amžius. Du pagrindiniai dinozaurų tipai, terapodai ir sauropodai, yra pakankamai įvairūs, kad užimtų daugumą pagrindinių ekologinių nišų. Laikui bėgant jie tapo mažiau primityvūs, kai kurios grupės, pavyzdžiui, zauropodai, vis didėjo, kol svėrė daugiau nei šiandieninis mėlynasis banginis. Per didžiąją mezozojaus dalį kiekvienas gyvūnas, didesnis nei metras, buvo tam tikras dinozauras.