Dinosaurus berevolusi sekitar 230 juta tahun yang lalu, berpisah dari sepupu archosaur mereka di awal Trias, 21 juta tahun setelah bencana kepunahan Permian-Trias, yang memusnahkan sebagian besar kehidupan di Bumi. Seperti archosaurs lainnya, dinosaurus dicirikan oleh soket-gigi, yang membuat mereka cenderung tidak terlepas saat makan, lubang khas di tengkorak, dan tonjolan khusus untuk menempelkan otot pada tulang paha.
Sebelum kepunahan Permian-Triassic, archosaurs adalah kelompok reptil yang relatif tidak jelas. Pada akhir Permian, daratan didominasi oleh therapsid, kerabat purba mamalia. Kebanyakan terapis tidak bertahan dengan baik pada kepunahan Permian akhir, atau dunia gersang yang mengikutinya. Ini membuat beberapa relung ekologi utama terbuka lebar, yang mulai dieksploitasi oleh archosaurs. Banyak ilmuwan percaya bahwa alasan munculnya archosaurs dan dinosaurus berkaitan dengan strategi yang lebih baik untuk mengatasi lingkungan yang gersang. Misalnya, archosaurs dapat melepaskan asam urat – produk sampingan dari metabolisme yang ditemukan dalam urin – sebagai pasta daripada cairan, menghemat air. Kurangnya kulit kelenjar juga akan menjadi keuntungan.
Apa yang dianggap sebagai nenek moyang semua dinosaurus, Eoraptor, predator bipedal setinggi 1 meter, berevolusi sekitar 230 juta tahun yang lalu. Pada suatu waktu dianggap bahwa dinosaurus adalah kelompok parafiletik, kelompok yang tidak terdiri dari nenek moyang yang sama dan semua keturunannya, tetapi sebagian besar ilmuwan telah sampai pada kesimpulan bahwa semua dinosaurus memang keturunan dari nenek moyang yang sama. Sebelum Carnian, sekitar 215 juta tahun yang lalu, dinosaurus relatif langka, hanya mewakili 1-2% dari fauna darat. Namun, di perbatasan Carnian, banyak therapsid dan archosaurs lain yang selamat dari kepunahan Permian akhir akhirnya punah, meninggalkan segalanya terbuka lebar untuk dinosaurus. Dengan cepat, dinosaurus datang untuk mewakili setidaknya 50%, jika tidak 90%, dari semua fauna darat individu.
Pada akhir Trias, Zaman Dinosaurus telah dimulai. Dua jenis utama dinosaurus, therapoda dan sauropoda, cukup beragam untuk menempati sebagian besar relung ekologi utama. Seiring waktu, mereka menjadi kurang primitif, dengan beberapa kelompok, seperti sauropoda, semakin besar, sampai beratnya lebih dari paus biru hari ini. Selama sebagian besar Mesozoikum, setiap hewan yang berukuran lebih dari satu meter adalah sejenis dinosaurus.