Pelycosaurs (från grekiskans pelyx som betyder ”skål” och sauros som betyder ”ödla”) är en ordning av tetrapoder som uppstod under det sena karbon, blomstrade under det tidiga perm, sedan ersattes av deras ättlingar, therapsiderna, under det sena perm. Denna primitiva grupp var den dominerande formen av jordlevande liv i cirka 40 miljoner år, 3/5 av däggdjurens dominans varaktighet, och var bland de första fosterdjuren (icke amfibier) som utvecklades. Det är en av de mest primitiva grupperna av tetrapoder, efter basala tetrapoder och tidiga amfibier.
Pelycosaurs varierade i storlek från en stor råtta till en varg till större än en elefant. Eftersom de var den dominerande formen av jordlevande, utvecklades de för att utnyttja många roller, inklusive växtätare, insektsätare och köttätare. Vissa liknade robusta ödlor, andra var mer främmande, som den ikoniska Dimetrodon grandis, ett spetsrovdjur på 3 1/2 meter (11 fot) i längd, med enorma kotförlängningar som skapade ett stort hudtäckt segel. Detta djur hade ett något drakliknande utseende. Andra pelycosaurs delade på bakseglet, som tros ha använts för att öka temperaturen på djuret. En annan pelycosaur, Cotylorhynchus, var en titanisk tunnformad växtätare med ett litet huvud och en total längd överstigande 6 m (20 fot). Den skulle ha varit längre och tyngre än de största elefanterna som lever idag.
Pelycosaurs var bland de första fostervattnet, vilket betyder att de hade välutvecklade ägg, vilket gjorde att de kunde våga sig långt från vattnet – amfibierna måste förbli fuktiga och lägga sina ägg i vatten. Pelycosaurerna var den första framgångsrika amniotgruppen, som kunde kolonisera kontinentala interiörer som hade nåtts av växter och insekter tiotals miljoner år tidigare. Men tiden då pelycosaurerna var framgångsrika, den tidiga perm, var också en tid av stora öknar, eftersom alla världens kontinenter hade gått samman till superkontinenten Pangaea, som omfattade praktiskt taget all världens landmassa. Pangeas inre skulle ha varit den största öken som världen någonsin sett. Av denna anledning visar konst som skildrar rekonstruktioner av pelycosaurer dem ofta i en ökenliknande bakgrund, även om många grupper av pelycosaurer troligen levde i skogar.
Pelycosaurier klumpas ibland ihop med dinosaurier, särskilt när man förenklar saker för barn, men vuxna bör veta att det inte finns något samband mellan dinosaurier och pelycosaurier förutom att de båda var den dominerande livsformen på jorden under en period. Trots deras ibland reptiliska utseende, var Pelycosaurs synapsider, inte sauropsider (reptiler), och faktiskt däggdjurens förfäder. En grupp pelycosaurs, therapsiderna, fortsatte med att förvärva mycket däggdjursdrag, och efter mer än hundra miljoner år producerade de de första riktiga däggdjuren. Alla pelycosaurs dog ut före slutet av Perm, vilket besparade dem från den massiva utrotningen i slutet.