Dimetrodon foi um pelicossauro (Synapsida do início da Synapsida) da primeira parte do período Permiano (cerca de 295-272 milhões de anos atrás).
Dimetrodon andava sobre quatro pernas e tinha um crânio alto e curvo, com dentes grandes de diferentes tamanhos, montados ao longo das mandíbulas. A maioria dos fósseis foi encontrada no sudoeste dos Estados Unidos, de leitos vermelhos no Texas e Oklahoma. A maior espécie conhecida de Dimetrodon é D. angelensis a 4,6 metros (15 pés) e a menor é D. teutonis a 60 centímetros (24 polegadas).
Dimetrodon era um carnívoro, provavelmente o principal predador em seu ambiente. Sua principal característica é a grande vela nas costas formada por espinhas alongadas que se estendem para cima a partir das vértebras. As espinhas seriam unidas pela pele. A opinião geral dos paleontólogos é que se tratava de um dispositivo regulador de temperatura. A idéia é que o animal poderia se aquecer de manhã cedo, colocando-se à sombra do Sol, e mais tarde poderia se refrescar à sombra, ou fazer com que seu corpo recebesse menos luz solar. Nesta fase da evolução, nenhum animal terrestre era homoiotherms. Muito provavelmente a vela também era usada para sinalização sexual ou territorial. Nesse caso, a pele seria colorida. Isto, claro, é uma suposição, mas faz sentido a característica mais extraordinária do animal.
Em termos evolutivos, Dimetrodon era um sinapsid, uma linha de animais terrestres que acabou dando origem aos mamíferos. Não estava na linha direta de descida, mas um bom exemplo do grau evolutivo típico dos sinapsids pérmicos.
