Dimetrodon bol pelikosaurom (raná Synapsida) z prvej časti permu (asi pred 295-272 miliónmi rokov).
Dimetrodon chodil na štyroch nohách a mal vysokú, zakrivenú lebku s veľkými zubami rôznych veľkostí rozmiestnenými pozdĺž čeľustí. Najviac fosílií sa našlo na juhozápade Spojených štátov, z červených ložísk v Texase a Oklahome. Najväčším známym druhom Dimetrodona je D. angelensis s dĺžkou 4,6 metra a najmenším D. teutonis s dĺžkou 60 centimetrov.
Dimetrodon bol mäsožravec, pravdepodobne najväčší predátor vo svojom prostredí. Jeho hlavným znakom je veľká plachta na chrbte tvorená predĺženými tŕňmi vychádzajúcimi zo stavcov. Tŕne by boli spojené kožou. Podľa všeobecného názoru paleontológov išlo o zariadenie na reguláciu teploty. Predpokladá sa, že zviera sa mohlo zahriať skoro ráno tým, že sa postavilo tvárou k slnku, a neskôr sa mohlo ochladiť v tieni alebo si upraviť telo tak, aby naň dopadalo menej slnečného svetla. V tomto štádiu evolúcie neboli žiadne suchozemské živočíchy homoiotermami. Veľmi pravdepodobne sa plachta používala aj na sexuálnu alebo teritoriálnu signalizáciu. V takom prípade by bola koža sfarbená. To je, samozrejme, len domnienka, ale dáva zmysel najnezvyčajnejšej vlastnosti tohto živočícha.
Z evolučného hľadiska bol Dimetrodon synapsidom, čo je línia suchozemských živočíchov, z ktorej nakoniec vznikli cicavce. Nebol na priamej línii pôvodu, ale je dobrým príkladom evolučného stupňa typického pre permské synapsidy.
