הדינוזאורים הגדולים ביותר היו גדולים מכל בעלי החיים היבשתיים שחיו פעם, וכיום משתווים להם בגודלם רק הלווייתנים. הדינוזאורים הגדולים ביותר היו, כאמור, הזאורופודים שגודלם נע בין 10 ל-40 מטר ומשקלם היה עשרות טונות. הדינוזאור הגדול ביותר שנתגלה, היה הטיטאנוזאור ארגנטינוזאורוס שאורכו נע בין ל- ומשקלו בין 70 ל-100 טון. פטגוטיטאן שנתגלה ב-2014 היה בגודל דומה: אורכו ומשקלו כ-69 טון. זאורופוסידון, פוארטזאורוס, פוטאלונגקוזאורוס, אלמוזאורוס ופרליטיטאן הגיעו לארכים של למעלה מ-30 מטר ומשקל של למעלה מ-50 טון. מבין הזאורופודים של היורה היה הסופרזאורוס הארוך ביותר (34 מטר) והאפטוזאורוס הכבד ביותר (50–72 טון). ישנם שני זאורופודים שייתכן והגיעו לגדלים גדולים יותר - אמפיקוליאס פרג'ילימוס שאמדן השיא של ארכו הוא 73.23 מטרים, ומשקל השיא המיוחס לו הוא 249.55 טונות, ובזה הוא היה ארוך וכבד בהרבה מכל לווייתן כחול, וברוהאתקאיוזאורוס, שמשקלו הוערך ב-135–220 טון, ואורך השיא המיוחס לו היה 150 רגל = 45.72 מטרים, וגם הוא היה ארוך וכבד מכל לווייתן. עם זאת, בגלל חומר מאובנים רעוע ביותר מעמדם והערכות גודלם מוטלים בספק גדול, שנויים במחלוקת ואינם חלק מהקונצנזוס המדעי. מבין התרופודים הדינוזאור הגדול ביותר היה ספינוזאורוס, דינוזאור טורף שחי באפריקה ואכל בעיקר דגים גדולים. אורכו היה ומשקלו מעל ל-9 טון. במשך שנים נחשב טירנוזאורוס רקס לטורף היבשתי הגדול ביותר, באורך של ומשקל של 6–9 טון אך בעשורים האחרונים נתגלו טורפים גדולים יותר דוגמת קרכרודונטוזאורוס, גיגאנוטוזאורוס ומפוזאורוס רוסה שאורכם נע בין 13 ל-15 מטר ויכלו אף לתקוף זאורופודים בוגרים ענקיים דוגמת ארגנטינוזאורוס ופרליטיטאן. בקרב סדרת בעלי אגן דמוי עוף היו דינוזאורים קטנים, בינוניים וגדולים. האיגואנודון הגיע לאורך של 10 מטר ומשקל של 3 טון. ההדרוזאוריים היו כנראה הגדולים ביותר בסדרה זו ויכלו להגיע עד לאורכים של ומשקל של פיל או שניים. שאנטונגוזאורוס הגיע לאורך של מעל 15 מטר ומשקל של עד 16 טון. בקרב תת-הסדרה תיראופורה הדינוזאורים הגדולים ביותר היו סטגוזאורוס באורך ומשקל של עד 5 טון ואנקילוזאורוס שאורכו ומשקלו עד 6 טון. שאר בני התת-סדרה היו בינוניים ואורכם נע בין 3 ל-6 מטר. הצרטופסים הפרימיטיביים היו קטנים-בינוניים, אורכם לא עלה על 2 מטר ומשקלם על כמה מאות ק"ג, אך הצרטופסיים המתקדמים היו בינוניים וגדולים ואורכם עלה על 4 מטר ומשקלם היה כשל קרנף או פיל אפריקאי בוגר. הצרטופסים הגדולים ביותר היו אאוטריצרטופס, טריצרטופס, טיטאנוצרטופס, טורוזאורוס ופנטצרטופס - כולם באורך ומשקל של למעלה מ-6 טון, אך ייתכן שהטריצרטופסים הגדולים ביותר שקלו אף כ-10–12 טון. לצרטופסיים בעלי הקרניים היו גולגולות הדינוזאורים הגדולות ביותר, שהגיעו לאורכים של 2–3 מטרים.
פלאונטולוגים חקרו את קצב הגדילה של הדינוזאורים באמצעות ניתוח העצמות שנשתמרו באמצעות מיקרוסקופ וכן באמצעות טבעות גדילה שגילו בעצמות אלה. הפלאונטולוגים הסיקו שאסטרטגיית הגדילה של הדינוזאורים הייתה שונה מהזוחלים והיונקים של ימינו. הם נולדו קטנים (מביצים שגודלם המקסימלי היה כשל כדורגל) וגדלו מהר בשנותיהם הראשונות. כעבור מספר שנים מבקיעתם חלה תקופת גדילה מהירה במיוחד ותוך מספר שנים הגיעו לגודל כמעט מלא. אחרי שהגיעו לבגרות קצב גדילתם הואט אך לא נעצר לגמרי.
לגודלם של הדינוזאורים היו יתרונות רבים. ראשית, ככל שבעל החיים גדול יותר כך קשה יותר לטרוף אותו (כיום, למשל, היפופוטמים בוגרים כמעט חסינים מטריפה על ידי תנינים בשל גודלם הרב). שנית, ככל שנפח הגוף גדול יותר ביחס לשטח הפנים אובדן החום לסביבה קטן יותר, ויחס זה גדל ככל שהייצור גדול יותר. לכן ייצורים גדולים יותר מאבדים פחות חום לסביבה ויכולים לשמור על טמפרטורת גוף יציבה יחסית. דבר זה אפשר להם להיות מזותרמיים (ראו בהמשך) ולהתבסס פחות על דם חם לשמירת טמפרטורת הגוף גבוהה מספיק ובכך להסתפק בפחות מזון מאשר בעל-חיים בעל דם חם בגודל דומה. יתרון נוסף קשור לתזונה והיכולת להתקיים על מזון בעל ערך תזונתי נמוך.
זו טעות נפוצה לחשוב שכל הדינוזאורים היו יצורים גדולים או ענקיים במיוחד. אומנם, הזאורופודים, דוגמת הארגנטינוזאורוס והסופרזאורוס, הם בעלי החיים הגדולים ביותר שהילכו אי-פעם על היבשה (עם אורך של למעלה מ-30 מטר ומשקל של עד 100 טון), והטירנוזאורוס רקס היה אחד מהטורפים היבשתיים הגדולים והמפחידים ביותר, אך לצידם התקיימו גם דינוזאורים קטנים יותר, וחלקם אף היו קטנים מאדם, בעיקר הדינוזאורים המנוצים, שגודלם היה כשל תרנגולת (אורך של כ-20–30 ס"מ ומשקל של פחות מקילוגרם אחד) ואף של עורב, למשל מיקרורפטור. היו גם דינוזאורים לא-מנוצים קטנים: הקומפסוגנתוס הוא אחד הדינוזאורים הקטנים הידועים ביותר, שטרף בעיקר בעלי חיים קטנים כגון לטאות וחרקים. נתגלה גם מאובן של דינוזאור צמחוני בשם מאוסזאורוס ("לטאת עכבר") שגודלו כ- אך נראה שהמאובן שנמצא היה של גור. הדינוזאור הקטן ביותר היה ככל הנראה "אוכולודנתאביס כהאונגראא" Oculudentavis khaungraae בעל גולגולת שארכה 1.4 ס"מ ומדות שמתחרות במדותיו של יונק הדבש. לסתותיו הכילו 23 שיניים. הגולגולת נמצאה שמורה בתוך ענבר בן 99 מיליון שנה, שנמצא במיאנמאר בשנת 2020.
מטבוליזם.
עם גילויים של הדינוזאורים הייתה סברה כי היו בעלי "דם קר". תהיות באשר לאופן שבו יצורים כה גדולים הצליחו להתנועע ביעילות ביבשה, ללא חילוף חומרים גבוה (הבא בד בבד עם אנדותרמיה, "דם חם") הביאו לערעור של סברה זו בפרט לאור עבודתו של רוברט בקר בשנות ה-80 של המאה ה-20. שאלה זו קשה לבדיקה ישירה כי במאובנים לא נשמרו תאי דם ורקמות רכות אחרות. גישה אחת לבדיקת השאלה היא בדיקת היחס בין טורפים לצמחוניים בפאונה של הדינוזאורים. בעל-חיים בעל דם חם צריך הרבה יותר מזון מאשר בעל-חיים בעל דם קר, ולכן אוכלוסיית צמחוניים נתונה יכולה להחזיק הרבה פחות טורפים בעלי דם חם מאשר טורפים בעלי דם קר. בדיקה בפאונות של הדינוזאורים הראה שהדינוזאורים היו יותר קרובים ליחס שמתקיים ביונקים, שבו רק 5% מהפאונה היא טורפים, מאשר ליחס שמתקיים עבור זוחלים (בעלי דם קר), שבו קרוב לשליש מהפאונה הם טורפים.
החוקרים גם דנו במבנה הלב של הדינוזאורים. מאחר ששני הענפים הקרובים ביותר לדינוזאורים כיום הם התנינאים והעופות, שלשניהם לב עם מבנה של ארבעה חדרים, הסיקו הפלאונטולוגים שגם לדינוזאורים היה כנראה לב בעל ארבעה חדרים. בשנת 2000 נטען כי נמצאו ראיות לקיום לב בעל מבנה ארבעה חדרים בדינוזאור (מבנה לבם של בעלי דם חם כיום: יונקים ועופות), אולם טענה זו שנויה במחלוקת.
מחקר שנערך ב-2014 טען שהדינוזאורים לא היו הומיאותרמיים כמו יונקים או הטרותרמיים כמו זוחלים אלא שילוב של השניים או משהו באמצע, דבר שלו החוקרים קראו "מזותרמיים". באמצעות ניתוח קצב גדילה ופעילות מטבולית בחולייתנים רבים מצאו החוקרים שיש קשר בין קצב הגדילה לקצב חילוף החומרים. קצב הגדילה של הדינוזאורים היה מהיר יותר מזה של זוחלים אך איטי מזה של יונקים. מכך הסיקו החוקרים שהדינוזאורים יכלו לשנות את הפעילות האנרגטית וקצב חילוף החומרים בגופם כדי להעלות את טמפרטורת הגוף שלהם ולאפשר להם לנוע במהירות (לרדוף אחרי טרף או לברוח מטורף) ומנגד הם יכלו להוריד את קצב חילוף החומרים שלהם על מנת לחסוך באנרגיה ולהקטין את כמות המזון הנדרשת לקיומם התקין. החוקרים סבורים שתכונה זו נתנה לדינוזאורים יתרון אבולוציוני שבזכותו שלטו בכדור הארץ במשך למעלה מ-150 מיליון שנה.
בשנת 2020 פורסם מחקר בהובלת החוקרת הישראלית פרופ' חגית אפק, ובו אישוש להנחה שמינים שונים של דינוזאורים היו בעלי דם חם. המחקר השתמש בשיטת האיזוטופים המצומדים כדי להעריך באיזה טמפרטורת גוף נוצרו ביצי דינוזאורים שהכילו סידן פחמתי, ומצא שהיא עמדה על 35–40 מעלות צלזיוס.
מחקר שפורסם בכתב העת Nature בשנת 2022 ובדק קצב נשימה של חמצן לפי שרידים כימיים-מולקולריים שהשאירה הנשימה על עצמות והשתמרו במאובנים מצא שהדינוזאורים בעלי אגן דמוי לטאה (התרופודים ודמויי-זאורופודים) היו בעלי דם חם ואילו הדינוזאורים בעלי אגן דמוי עוף היו בעלי דם קר.
רבייה.
הדינוזאורים התרבו כמו זוחלים ועופות על ידי הטלת ביצים. הרגלי הקינון של הדינוזאורים משתנים ממין למין. חלקם קיננו לבד וחלקם קיננו בעדרים באתרי קינון שנתיים. ישנן עדויות לכך שדינוזאורים מסוימים דגרו על הביצים. ככל הנראה חלק מהדינוזאורים היו הורים טובים וטיפלו בצאצאיהם.
עם זאת, גילוי מאובנים במדגסקר של תינוקות רפטוזאורוס (זאורופוד מקבוצת טיטאנוזאוריה), הראה שהם די מהר נהפכו לעצמאיים ויכלו ללכת בקלות. עוד הראה המחקר שקצב הגדילה של התינוקות היה מהיר ביותר: בתוך כחודשיים אחד התינוקות גדל ממשקל 3.4 ק"ג למשקל של 40 ק"ג.
מגוון הדינוזאורים.
הדינוזאורים היו בעלי חיים מגוונים מאוד ומילאו גומחות אקולוגיות רבות. כיום ידועים בין 700 ל-1000 מיני דינוזאורים שאינם עופות, ועוד כ-10,000 מיני עופות. רשימה של כמעט כל סוגי הדינוזאורים ניתן למצוא באתר של ד"ר תומאס ר. הולץ הבן. הטבלה שלהן מציגה רשימה חלקית של דינוזאורים ידועים ומוכרים במיוחד או בעלי חשיבות בתולדות חקר הדינוזאורים. הטבלה מציגה את המגוון הביולוגי הרב של הדינוזאורים ואת הקבוצות העיקריות שלהם. היא כוללת מידע בסיסי וכן שתי תמונות לכל דינוזאור: תמונת המאובנים או השלד, ואיור המשחזר כיצד נראה הדינוזאור בחיים.
שיאים.
בטבלה שלהלן מובאים שיאים של דינוזאורים שאינם עופות.
מיון הדינוזאורים.