Beberapa hewan umumnya dikira dinosaurus. Ini karena hewan-hewan ini mungkin sekilas mirip dengan dinosaurus karena mereka juga reptil dan besar, atau hidup pada waktu yang sama dengan dinosaurus, tetapi bukan bagian dari superorder Dinosauria. Hewan-hewan ini termasuk pelycosaurus seperti Dimetrodon (reptil yang didukung layar yang hidup lebih dari 50 juta tahun sebelum dinosaurus menjadi berlimpah), pterosaurus (reptil terbang yang hidup berdampingan dengan dinosaurus), plesiosaurus, pliosaurus (reptil air berleher panjang), ichythosaurus (reptil air lainnya). dengan tubuh berbentuk ikan), dan mosasaurus (reptil air besar yang merupakan kerabat terdekat ular hidup).
Definisi resmi dinosaurus mencakup semua archosaurs berkaki tegak, kerabat dari archosaurs berkaki gepeng, buaya. Jadi, dalam arti tertentu, dinosaurus dapat dianggap sebagai buaya yang berdiri tegak. Namun, garis keturunan ini tidak pernah berevolusi untuk terbang di udara atau berenang di laut. Sebaliknya, relung-relung ini ditempati oleh garis keturunan reptil diapsid (tengkorak dua lubang) lainnya, terutama plesiosaurus dan pliosaurus. Menjelang akhir Zaman Dinosaurus, ichthyosaurus dan mosasaurus berevolusi dan hidup di laut juga. Plesiosaurus ada di laut hampir selama dinosaurus ada di darat.
Satu kelompok reptil yang berevolusi pada waktu yang hampir bersamaan dengan dinosaurus pertama adalah pterosaurus, sebelumnya dikenal sebagai pterodactyl, reptil terbang yang akhirnya mengembangkan rentang sayap sebesar 10 m (33 kaki). Di antara mereka adalah hewan terbang terbesar sepanjang masa, seperti Quetzalcoatlus dan Hatzegopteryx, meskipun lebar sayap ini tidak khas, dan pterosaurus terbesar hanya berevolusi sesaat sebelum akhir Kapur, ketika semua dinosaurus punah.
Kelompok penting lainnya yang kadang-kadang disalahartikan dengan dinosaurus adalah pterosaurus, reptil berpunggung layar yang hidup pada periode Permian, sekitar 50 juta tahun sebelum dinosaurus pertama berjalan di Bumi. Pelycosaurus bisa tumbuh hingga 3 1/2 meter (11 kaki), meskipun sebagian besar jauh lebih kecil sekitar 1 meter (3 kaki). Pelycosaurs dan sinapsida lainnya hanya kelompok utama kedua tetrapoda yang mendominasi ekosistem terestrial, setelah reptil basal dan amfibi raksasa yang hidup selama Karbon Akhir dan Permian Awal. Therapsid (Permian/Triassic) adalah yang ketiga, archosauromorphs (Triassic Awal) adalah yang keempat, dan dinosaurus hanya yang kelima.