由于鸟类起源于恐龙,属于恐龙家族的一个支系,现代意义上的恐龙就包含了鸟类。这样算起来,恐龙家族在地球上生活的时间就达到了约2.4亿年。
在漫长的恐龙时代,出现过各种各样的恐龙。每个时代的恐龙种类都不同,有着强烈的时代烙印。三叠纪是恐龙演化的早期阶段,包括蜥脚型类、兽脚类和鸟臀类等恐龙的主要支系都出现了,最著名的代表包括属于原蜥脚类的板龙、属于蜥脚类的古雷龙、属于兽脚类的腔骨龙和属于鸟臀类的匹萨诺龙。这一时期的恐龙以原蜥脚类和兽脚类为主,蜥脚类和鸟臀类较少。三叠纪的恐龙体形一般相对较小,多为两足行走。
在侏罗纪早期,由于泛大陆还没有解体,地球各个大陆上的恐龙种类非常相似。原蜥脚类依然在各地繁盛,著名代表有中国的禄丰龙和北美等地的近蜥龙;兽脚类开始分化,出现了双嵴龙类和角鼻龙类等亚类群;蜥脚类更多地出现,著名的代表有中国的珙县龙和南非的火山齿龙;鸟臀类也同样越来越多,像异齿龙类和原始盾甲龙类(剑龙类和甲龙类的祖先类群)开始繁盛。在侏罗纪中期,蜥脚类取代了原蜥脚类,占据了统治地位,著名代表有中国的蜀龙和阿根廷的南方龙等;兽脚类当中的坚尾龙类开始分化,著名的代表有中国的单嵴龙和欧洲的巨龙(又名巨齿龙);鸟臀类中的许多亚类群也开始出现,像以中国的华阳龙为代表的剑龙类和以中国的盐都龙为代表的鸟脚类。到侏罗纪晚期,恐龙演化进入了一个鼎盛期,许多大型蜥脚类开始出现,著名的代表有中国的马门溪龙和北美的梁龙、腕龙;相应地,许多大型兽脚类也出现了,像北美的异特龙和中国的永川龙。兽脚类当中的小型种类在这一时期也异常繁盛,如早期暴龙类代表——冠龙,已知最早的阿尔瓦雷斯龙类代表——简手龙,已知最早的恐爪龙类代表——近鸟龙和晓廷龙,以及鸟类支系的最早代表——耀龙。鸟臀类的一些主要亚类群也开始出现和繁盛:像以北美的怪兽嘴龙为代表的甲龙类,以中国的沱江龙为代表的剑龙类以及以隐龙为代表的角龙类。