Flera djur misstas ofta för dinosaurier. Detta beror på att dessa djur ytligt kan likna dinosaurier genom att de också är reptiler och stora, eller levde samtidigt som dinosaurier, men inte är en del av superorden Dinosauria. Dessa djur inkluderar pelycosaurier som Dimetrodon (segelryggade reptiler som levde över 50 miljoner år innan dinosaurier blev överflödiga), pterosaurier (flygande reptiler som samexisterade med dinosaurierna), plesiosaurier, pliosaurier (långhalsade vattenlevande reptiler), reptiler (ichanoythosaurier) med en fiskformad kropp), och mosasaurier (stora vattenlevande reptiler som är de närmaste släktingarna till levande ormar).
Den officiella definitionen av dinosaurie omfattar alla erekosaurier med upprätt lemmar och släktingar till archosaurierna med utbredda ben, krokodilierna. Så på sätt och vis kan dinosaurier ses som upprättstående krokodiler. Men denna härstamning utvecklades aldrig för att flyga i luften eller simma i havet. Istället ockuperades dessa nischer av andra diapsid (tvåhålad skalle) reptilhärkomster, särskilt plesiosaurier och pliosaurier. Mot slutet av dinosauriernas tidsålder utvecklades ichthyosaurier och mosasaurier och levde också i haven. Plesiosaurier funnits i haven nästan lika länge som dinosaurier fanns på landet.
En reptilgrupp som utvecklades nästan samtidigt som de första dinosaurierna var pterosaurierna, tidigare kända som pterodactyls, flygande reptiler som så småningom utvecklade vingspann så stora som 10 m (33 fot). Bland dem var de största flygande djuren genom tiderna, som Quetzalcoatlus och Hatzegopteryx, även om dessa vingspann inte var typiska, och de största pterosaurierna utvecklades bara kort före slutet av kritatiden, när alla dinosaurier dog ut.
En annan viktig grupp som ibland förväxlas med dinosaurier är pterosaurierna, segelbackade reptiler som levde under permperioden, cirka 50 miljoner år innan de första dinosaurierna vandrade på jorden. Pelycosaurerna kunde växa upp till 3 1/2 meter (11 fot) i längd, även om de flesta var mycket mindre omkring 1 meter (3 fot) långa. Pelycosaurs och andra synapsider var bara den andra stora gruppen av tetrapoder som dominerade terrestra ekosystem, efter basala reptiler och gigantiska amfibier som levde under det sena karbon och tidig perm. Terapider (perm/trias) var den tredje, archosauromorphs (tidig trias) var den fjärde och dinosaurier var bara den femte.