thumb|450px|Evolución de los dinosaurios.Basado en la enciclopedia polaca Wielka Encyklopedia PWN (Gran Enciclopedia). Tomo 7, pág. 190, edición 2001-2005 Los dinosaurios evolucionaron de los arcosaurios hace 232-234 Ma (millones de años atrás) en el Ladiniense, en la última parte de la mitad del Triásico. Dinosauria es un clado bien establecido, con un 98% de bootstrap. Se caracterizan, entre otras, por la pérdida del hueso postfrontal del cráneo y el alargamiento de la cresta deltopectoral del húmero.

De arcosaurios a dinosaurios

La línea evolutiva que originó a los dinosaurios se puede seguir a través de los primeros arcosaurios (como las familias Proterosuchidae y Erythrosuchidae, y el género Euparkeria). Sus fósiles tienen una antigüedad de unos 250 Ma, en el Triásico Medio. También el arcosaurio Ticinosuchus, entre 232-236 Ma. Los cocodrilos descendieron también de los arcosaurios en el Triásico Medio.

Los dinosaurios se pueden definir como el último antecesor común de aves (Saurischia) y Triceratops (Ornithischia) y todos los descendientes de ese antecesor. Con esa definición, los pterosaurios y otras especies de arcosaurios se alejan por poco de la clasificación de dinosaurios. Los pterosaurios son famosos porque volaron en los cielos del Mesozoico. Entre las especies de arcosaurios que prácticamente pierden la oportunidad de clasificarse como dinosaurios se encuentra Scleromochlus (220-225 Ma), Lagerpeton (230-232 Ma) y Marasuchus (230-232 Ma).

Primeros dinosaurios thumb|400px|A: Eoraptor, un saurisquio primitivo; B: Lesothosaurus, un ornitisquio primitivo; C: pelvis de Staurikosaurus (Saurischia); D: pelvis de Lesothosaurus (Ornithischia).A partir de esta figura se observa que los saurisquios primitivos se parecían a los ornitisquios primitivos, pero no a los modernos cocodrilos. Los saurisquios (pelvis de reptil) se distinguen de los ornitisquios (pelvis de ave) por poseer la configuración ancestral de los huesos pélvicos. La otra diferencia se encuentra en el cráneo: el de ornitisquios es más sólido y la unión con la mandíbula más flexible, características ambas de la dieta herbívora. Estos caracteres pueden observarse en Lesothosaurus. Los primeros dinosaurios conocidos fueron carnívoros bípedos, con una longitud estimada de uno a dos metros. Spondylosoma podría haber sido uno de estos primeros representantes. Sus fósiles, todos postcraneales, tienen una antigüedad incierta, aunque se estima que son de hace 230-232 millones de años.

Los primeros fósiles de dinosaurios confirmados incluyen a los saurisquios Saturnalia (225-232 Ma), Herrerasaurus (220-230 Ma), Staurikosaurus (posiblemente 225-230 Ma), Eoraptor (220-230 Ma) y Alwalkeria (220-230 Ma). Saturnalia pudo ser un saurisquio o un prosaurópodo, mientras que el resto de ellos fueron saurisquios basales.

Los primeros ornitisquios incluyen a Pisanosaurus (220-230 Ma). Aunque Lesothosaurus tiene una antigüedad de hace 195-206 Ma, las características esqueléticas sugieren que se separó de la línea de los ornitisquios al menos tan pronto como Pisanosaurus.

Saurischia

Dejando de lado a los saurisquios basales, el resto de los saurisquios están divididos en sauropodomorfos (Sauropodomorpha) y terópodos (Theropoda). Los sauropodomorfos están, a su vez, divididos en prosaurópodos (Prosauropoda) y saurópodos (Sauropoda). Las distintas ramas evolutivas de los terópodos están en constante debate. Dinosauria (2004) los divide en los grupos Ceratosauria, Tetanurae basales, Tyrannosauroidea, Ornithomimosauria, Therizinosauroidea, Oviraptorosauria, Troodontidae, Dromaeosauridae y Avialae basales. Cada grupo se ramifica del tronco principal en una época posterior.

Sauropodomorpha

Los primeros sauropodomorfos (Sauropodomorpha) fueron prosaurópodos (Prosauropoda). Estos se conocen desde el Triásico tardío hasta el Jurásico temprano (227-180 Ma). Los primeros prosaurópodos, como Thecodontosaurus, 220-205 Ma, todavía mantenían la postura bípeda ancestral y una gran cabeza en relación con el cuerpo.

Estos prosaurópodos evolucionaron hacia los saurópodos (Sauropoda), animales cuadrúpedos y herbívoros de tamaño gigantesco, alguno de los cuales alcanzaron al menos los 26 m de longitud. Entre las características que definen a este clado se encuentra que la proporción de la longitud de las extremidades anteriores en relación con las posteriores es mayor de 0,6, lo que significa que las extremidades anteriores son 1/3 más cortas que las posteriores. La mayoría de los saurópodos siguen el patrón mencionado, aunque una excepción es el género Brachiosaurus, que tiene las extremidades anteriores más largas que las posteriores, evolucionadas como consecuencia para alimentarse de los árboles altos como las actuales jirafas.

Los fósiles de saurópodos se conocen desde la época de los primeros dinosaurios hasta el evento de extinción K-T, es decir, desde los 227 a los 65 Ma, aunque la mayoría de las especies vivieron desde los 227 a los 121 Ma, en el Jurásico. Los saurópodos del Cretácico se dividen en dos grupos, aunque ambos vienen de Neosauropoda (sus primeros representantes vivieron hace unos 169 Ma): Titanosauriformes (132 - 65 Ma) y Diplodocoidea (121-65 Ma). Este último se divide, a su vez, en tres subgrupos: Titanosauria, Titanosauridae y Saltasauridae. thumb|370px|Longitud total (en metros) de distintos géneros de saurópodos y prosaurópodos (comparado con Eoraptor). Eo Eoraptor; prosaurópodos Ri Riojasaurus, Pl Plateosaurus, Yu Yunnanosaurus, Ms Massospondylus, Ji Jingshanosaurus, An Anchisaurus, Lu Lufengosaurus, Yi Yimenosaurus; y saurópodos Sh Shunosaurus, Om Omeisaurus, Mm Mamenchisaurus, Ce Cetiosaurus, Dc Dicraeosaurus, Br Brachiosaurus, Eu Euhelopus, Ap Apatosaurus, Ca Camarasaurus, Dp Diplodocus, Ha Haplocanthosaurus, Am Amargasaurus, Ar Argentinosaurus (aprox.), Bo Bonitasaura, Q Quaesitosaurus, Al Alamosaurus, Sa Saltasaurus, Ra Rapetosaurus, Op Opisthocoelicaudia, Ne Nemegtosaurus.thumb|370px|Longitud del cráneo (en metros) de distintos géneros de saurópodos y prosaurópodos (comparado con Eoraptor). Eo Eoraptor; prosaurópodos Ri Riojasaurus, Pl Plateosaurus, Yu Yunnanosaurus, Ms Massospondylus, Ji Jingshanosaurus, An Anchisaurus, Lu Lufengosaurus, Yi Yimenosaurus; y saurópodos Sh Shunosaurus, Om Omeisaurus, Mm Mamenchisaurus, Ce Cetiosaurus, Dc Dicraeosaurus, Br Brachiosaurus, Eu Euhelopus, Ap Apatosaurus, Ca Camarasaurus, Dp Diplodocus, Ha Haplocanthosaurus, Am Amargasaurus, Ar Argentinosaurus (aprox.), Bo Bonitasaura, Q Quaesitosaurus, Al Alamosaurus, Sa Saltasaurus, Ra Rapetosaurus, Op Opisthocoelicaudia, Ne Nemegtosaurus.

Con la excepción de Argentinosaurus (incluido para rellenar un hueco temporal), los gráficos expuestos sólo muestran la longitud de aquellos saurópodos de los que se conserva la práctica totalidad del esqueleto fosilizado. No se muestran saurópodos de talla muy grande porque sólo son conocidos por esqueletos muy incompletos. Lo proporción de la longitud del cráneo respecto al cuerpo es mucho mayor en Eoraptor que en los saurópodos. El cráneo más largo representado es el de Nemegtosaurus, del que no se piensa que sea un saurópodo particularmente grande. Éste fue encontrado próximo a un esqueleto de 11 m de longitud sin cráneo de Opisthocoelicaudia, y se ha sugerido que puedan pertenecer a la misma especie.

La relación entre la evolución de grandes herbívoros y grandes plantas es incierta. Alrededor de un 50% de las plantas coetáneas en el tiempo con los dinosaurios fueron coníferas; incrementaron en número en el Triásico hasta estabilizarse hace alrededor de 190 millones de años. Después de las coníferas se encuentran las cícadas, el segundo grupo más grande hasta hace unos 120 Ma. Los helechos estuvieron presentes en un número aproximadamente constante durante todo el tiempo. Las plantas con flores aparecieron hace unos 120 Ma, y fueron desplazando a las cícadas. Todos los dinosaurios herbívoros parece que sufrieron el evento de extinción de finales del Jurásico.

Theropoda

Con mucho, los primeros fósiles de terópodos (Theropoda) (sin contar los saurisquios basales) son Coelophysoidea, clado que incluye al género Coelophysis y otros, desde el Triásico tardío hasta el Jurásico temprano (227-180 Ma). Los análisis cladísticos conectan algunas veces Coelophysoidea con Ceratosauria. Las características principales de ambos incluyen cambios en la estructura pélvica y en los miembros posteriores que difieren entre sexos. Otros Ceratosauria aparecieron por primera vez en el Jurásico Superior del oeste de América del Norte.

A éstos les siguen los Tetanurae basales, animales cuyos fósiles tienen una antigüedad que les sitúa desde la mitad del Jurásico hasta pasado el final del Cretácico Inferior (180-94 Ma). Se caracterizan por poseer una hilera de dientes en un maxilar relativamente corto. No todos se ramificaron de la línea evolutiva, conduciendo al mismo tiempo a los coelurosaurios Coelurosauria. Los tetanuros basales incluyen a megalosáuridos (Megalosauridae), espinosáuridos (Spinosauridae), un clado diverso de allosaurios (Allosauridae) y varios géneros de afinidades inciertas, incluyendo Compsognathus. Con la excepción de este último género, son animales con cuerpo grande. Los allosaurios forman un clado distinto ya que poseen características craneales comunes; aquí se encuentran géneros relativamente conocidos como Allosaurus y Sinraptor, entre otros.

La gran radiación de los terópodos en clados muy diferentes de Coelurosauria tuvo que ocurrir en la mitad del Jurásico Superior, porque Archaeopteryx vivió hace unos 154-152 Ma, y los análisis cladísticos mostraron que muchos otros grupos de Coelurosauria se ramificaron después de ese momento.Senter, P. (2007). "A new look at the phylogeny of Coelurosauria (Dinosauria: Theropoda)." Journal of Systematic Palaeontology, () Las evidencias fósiles de China sugieren que las primeras plumas se encontraron en coelurosaurios primitivos. Fósiles ocasionales de huesos y análisis cladísticos sitúan a Tyrannosauroidea ramificándose en época temprana de Theropoda (en el Jurásico Medio), aunque aún no se han descubierto esqueletos completos antes de Eotyrannus (127-121 Ma) y los parientes más cercanos de Tyrannosaurus no aparecen antes de 84 Ma (cerca del final del Cretácico Inferior).

Los fósiles de Ornithomimosauria se conocen desde hace 127 Ma hasta hace 65. La primera rama de la línea principal de ornitomimosaurios se piensa que pudo estar compuesta por Harpymimus. Therizinosauroidea son terópodos inusuales ya que su dieta es herbívora y vivieron hace 127-65 Ma. Por su lado, Maniraptora (que incluye a Oviraptorosauria, deinonicosaurios y aves) se caracterizan por la presencia de una ulna con un eje curvo. Los fósiles de Oviraptorosauria se conocen desde hace 127 a 65 Ma, y se caracterizan por la ausencia de dientes en el cráneo y una cola inusualmente corta.

Los deinonicosaurios (Deinonychosauria), caracterizados por tener alargado y en forma de hoz el segundo dedo de la mano, están emparentados próximamente con las aves. Se dividen en dos familias, Troodontidae y Dromaeosauridae. Los troodóntidos fósiles se conocen desde los 127 a los 65 Ma y se caracterizan por tener una complexión muy esbelta junto con extremidades más largas. El troodóntido más antiguo descubierto es Sinornithoides. Los dromeosaurios existieron en el mismo intervalo de tiempo que los troodóntidos (a excepción de Utahraptor). Este género vivió hace entre 127 y 144 Ma, y según un análisis cladístico reciente, Utahraptor está, al menos, lo más lejano de los terópodos ancestrales como puede, incluso más lejanos que Archaeopteryx. Los dromeosaurios tienen un segundo dedo largo, e incluye a géneros como Dromaeosaurus, Deinonychus y Velociraptor.