Os dinossauros estão unidos por pelo menos 21 traços em seus crânios e esqueletos. Estes caracteres comuns (chamados 'sinapomorfos') são a razão pela qual os paleontólogos têm certeza de que os dinossauros tinham uma origem comum.
Entretanto, quando os fósseis definitivos de dinossauros aparecem (no início do Triássico Superior), o grupo já havia se dividido em duas grandes ordens, a Saurischia, e a Ornithischia. Os Saurischia mantêm o arranjo ancestral do quadril herdado de seus antepassados Arquosauros, e os Ornithischia têm uma estrutura de quadril modificada.
A. Eoraptor, um saurischian precoce, B Lesothosaurus, um ornithischian primitivo,
C Uma pélvis saurisca (Staurikosaurus) D Lesothosaurus pelvis
Classificação dos dinossauros
A seguir, uma lista simplificada de grupos de dinossauros baseada em sua Evolução, é organizada com base na lista de espécies de dinossauros mesozóicos dada por Holtz (2007). Grupos com uma adaga (†) ao seu lado não têm nenhum membro vivo.
· Saurischia ("lizard-hipped"; inclui Theropoda e Sauropodomorpha)
· Theropoda (todos bípedes; a maioria era carnívora)
· †Herrerasauria (primeiros carnívoros bípedes)
· †Coelophysoidea (Terópodes pequenos e precoces; inclui a Coelophysis e seus parentes próximos)
· †Dilophosauridae (primeiros terópodes cristalizados e carnívoros)
· †Ceratosauria (geralmente com chifres elaborados, os carnívoros dominantes do sul do Cretáceo)
· Tetanurae (que significa "rabos rígidos"; inclui a maioria dos terópodes)
· †Megalosauroidea (grupo inicial de grandes carnívoros, incluindo os espinossauros semiaquáticos)
· †Carnosauria (Alossauro e parentes próximos, como Carcharodontosaurus)
· Coelurosauria (theropods de penas, com uma gama de tamanhos de corpo e nichos)
· †Compsognathidae (coelurosaurs precoces comuns com pernas menores)
· †Tyrannosauridae (Tyrannosaurus e seus parentes próximos; tinha pernas menores)
· †Ornithomimosauria (que significa "ostrich-mimics"; a maioria desdentado; carnívoros para possíveis herbívoros)
· †Alvarezsauroidea (pequenos insetívoros com braços curtos, cada um com uma grande garra)
· Maniraptora (que significa "ladrões de mão"; tinha braços e dedos longos e esguios)
· †Therizinosauria (herbívoros bípedes com grandes garras de mão e cabeças pequenas)
· †Oviraptorosauria (principalmente desdentado; sua dieta e estilo de vida são incertos)
· †Archaeopterygidae (pequenos, terópodes alados ou aves primitivas)
· †Deinonychosauria (de pequeno a médio porte, tipo pássaro, com uma garra de dedo do pé distinta).
· Avialae (aves modernas e seus parentes extintos)
· †Scansoriopterygidae (pequenos aviários primitivos com longos terceiros dedos)
· †Omnivoropterygidae (grandes, aviários de cauda curta precoce)
· †Confuciusornithidae (pequenos desdentados aviários)
· †Enantiornithes (aviários voadores primitivos que viviam em árvores)
· Euornithes (aves voadoras avançadas)
· †Yanornithiformes (aves chinesas cretáceas dentadas)
· †Hesperornithes (aves aquáticas especializadas em mergulho aquático)
· Aves (aves modernas, de bico e seus parentes extintos)
· †Sauropodomorpha (herbívoros com cabeças pequenas, pescoços longos, caudas longas)
· †Guaibasauridae (pequenos, primitivos, omnívoros sauropodomorfos)
· †Plateosauridae (primitivo, bípede "prosauropods")
· †Riojasauridae (pequenos e primitivos sauropodomorfos)
· †Massospondylidae (pequenos e primitivos sauropodomorfos)
· †Sauropoda (muito grande e pesado, geralmente com mais de 15 m de comprimento; quadrupedal)
· †Vulcanodontidae (saurópodes primitivos com braços e pernas em forma de pilares)
· †Eusauropoda ("true sauropods")
· †Cetiosauridae ("répteis baleias")
· †Turiasauria (grupo europeu de saurópodes jurássicos e cretáceos)
· †Neosauropoda ("novos saurópodes")
· †Diplodocoidea (caveiras e rabos alongados; dentes tipicamente estreitos e em forma de lápis)
· †Macronaria (caveiras de boxe; dentes em forma de colher ou lápis)
· †Brachiosauridae (macronários de pescoço longo e braços compridos)
· †Titanosauria (diverso; com quadris largos; mais comum no final do Cretáceo dos continentes do sul)
· †Ornithischia ("bird-hipedal"; diversos herbívoros bípedes e quadrupedais)
· †Heterodontosauridae (pequenos herbívoros/omnívoros basal ornithopod com dentes proeminentes tipo canino)
· †Thyreophora (dinossauros blindados; a maioria quadruplicados)
· †Ankylosauria (rúpias como armadura primária; algumas tinham caudas tipo clube)
· †Stegosauria (espigões e placas como armadura primária)
· †Neornithischia ("new ornithischians")
· †Ornithopoda (vários tamanhos; bípedes e quádruplos; desenvolveu um método de mastigação usando crânios flexíveis e muitos dentes)
· †Marginocephalia (Tinham crescimentos em forma de cúpula em seus crânios feitos de osso)
· †Pachycephalosauria (bípede com crescimento em crânios em forma de cúpula ou botão)
· †Ceratopsia (quadrúpedes com floreados; muitos também tinham chifres)