บรรพบุรุษของไดโนเสาร์คือ อาร์โคซอร์ (archosaur) ซึ่งไดโนเสาร์เริ่มแยกตัวออกมาจากอาร์โคซอร์ในยุค ไทรแอสซิก ไดโนเสาร์ชนิดแรกถือกำเนิดขึ้นราว ๆ 230 ล้านปีที่แล้ว หรือ 20 ล้านปี หลังจากเกิดการสูญพันธุ์เพอร์เมียน-ไทรแอสซิก (Permian-Triassic extinction event|Permian-Triassic extinction) ซึ่งคร่าชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกสมัยนั้นไปกว่า 90 เปอร์เซ็นต์

สายพันธุ์ไดโนเสาร์แพร่กระจายอย่างรวดเร็วหลังยุคไทรแอสซิก กล่าวได้ว่าในยุคทองของไดโนเสาร์ (ยุคจูแรสซิก และยุคครีเทเชียส) ทุกสิ่งมีชีวิตบนพื้นพิภพที่มีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งเมตรคือไดโนเสาร์จนกระทั่งเมื่อ 65 ล้านปีที่แล้ว การการสูญพันธุ์ครีเทเชียส-เทอร์เทียรี (Cretaceous-Tertiary extinction) ก็ได้กวาดล้างไดโนเสาร์จนสูญพันธุ์ เหลือเพียงไดโนเสาร์บางสายพันธุ์ที่เป็นบรรพบุรุษของนกในปัจจุบันยุคต่าง ๆของไดโนเสาร์

มหายุคมีโซโซอิก (Mesaozoic Era) 65-225 ล้านปี ในยุคนี้มี 3 ยุค คือ ยุคไทรแอสซิก ยุคจูแรสซิก และยุคครีเทเชียส ในยุคไทรแอสซิกนี้ สภาพอากาศในขณะนั้นจะมี สภาพร้อนและแล้งมากขึ้นกว่าในอดีต ทำให้ต้นไม้ใหญ่น้อยในเขตร้อนสามารถเจริญเติบโตได้ ดีมาก จนกระทั่ง ไดโนเสาร์ตัวแรกได้ถือกำเนิดขึ้นมาบนโลกนี้ ไดโนเสาร์กลุ่มแรกที่ได้กำเนิดขึ้นมาจะมีขนาดเล็ก เดิน 2 เท้า และมีลักษณะพิเศษ คือ เท้ามีลักษณะคล้ายกับเท้าของนก ต่อมาในยุคจูแรสซิกนี้จัดว่าเป็นยุคที่เฟื่องฟูเป็นอย่างมาก บรรดาพืชพรรณธัญญาหารที่อุดมสมบูรณ์ ทำให้ไดโนเสาร์จำนวนมากขยายพันธุ์ไปอย่างรวดเร็ว ทำให้มีร่างกายใหญ่โต ซึ่งส่วนใหญ่จะกินพืชเป็นอาหาร และนกยังได้ถือกำเนิดขึ้นมาเป็นครั้งแรกในยุคนี้อีกด้วย ต่อมาในยุคครีเทเชียสนี้ จัดว่า เป็นยุคที่ไดโนเสาร์นั้นรุ่งเรื่องที่สุด เพราะยุคนี้ไดโนเสาร์ได้มีการพัฒนาพันธุ์ออกมาอย่างมากมาย