Dinosaury spája najmenej 21 znakov na ich lebkách a kostrách. Tieto spoločné znaky (nazývané "synapomorfie") sú dôvodom, prečo sú si paleontológovia istí, že dinosaury mali spoločný pôvod.
Keď sa však objavili definitívne fosílie dinosaurov (začiatkom vrchného triasu), skupina sa už rozdelila na dva veľké rady, Saurischia a Ornithischia. Saurischia si zachovala pôvodné usporiadanie bokov zdedené po svojich predkoch z rodu Archosaur a Ornithischia má modifikovanú stavbu bokov.
A. Eoraptor, skorý saurischian, B Lesothosaurus, primitívny ornitischian,
C panva saurischa (Staurikosaurus) D panva lesothosaura
Klasifikácia dinosaurov
Nasleduje zjednodušený zoznam skupín dinosaurov na základe ich evolúcie, ktorý vychádza zo zoznamu druhohorných dinosaurov, ktorý uvádza Holtz (2007). Skupiny, pri ktorých je uvedená dýka (†), nemajú žiadnych žijúcich členov.
· Saurischia ("ešterovité"; zahŕňa Theropoda a Sauropodomorpha)
· Theropoda (všetci dvojnohí; väčšina bola mäsožravá)
· †Herrerasauria (rané dvojnohé mäsožravce)
· †Coelophysoidea (malé, skoré teropody; zahŕňa Coelophysis a jeho blízkych príbuzných)
· †Dilophosauridae (skoré chocholaté a mäsožravé teropody)
· †Ceratosauria (všeobecne zložito rohaté, dominantné južné mäsožravce kriedy)
· Tetanurae (čo znamená "tuhé chvosty"; zahŕňa väčšinu teropódov)
· †Megalosauroidea (raná skupina veľkých mäsožravcov vrátane semiakvatických spinosauridov)
· †Carnosauria (Allosaurus a blízki príbuzní, ako Carcharodontosaurus)
· Coelurosauria (operení teropodi s rôznymi veľkosťami tela a výklenkami)
· †Compsognathidae (bežné ranné coelurosaury s menšími nohami)
· †Tyrannosauridae (tyranosaurus a jeho blízki príbuzní; mali menšie nohy)
· †Ornithomimosauria (čo znamená "pštrosie napodobeniny"; väčšinou bezzubé; mäsožravce až možné bylinožravce)
· †Alvarezsauroidea (malé hmyzožravce s krátkymi rukami, z ktorých každá mala jeden veľký pazúr)
· Maniraptora (čo znamená "chytač rúk"; mal dlhé, štíhle ruky a prsty)
· †Therizinosauria (dvojnohé bylinožravce s veľkými pazúrmi a malou hlavou)
· †Oviraptorosauria (väčšinou bezzubí; ich strava a spôsob života sú neisté)
· †Archaeopterygidae (malé okrídlené teropody alebo primitívne vtáky)
· †Deinonychosauria (malé až stredne veľké, podobné vtákom, s výrazným prstovým pazúrom).
· Avialae (moderné vtáky a ich vyhynuté príbuzné)
· †Scansoriopterygidae (malé primitívne vtáky s dlhými tretími prstami)
· †Omnivoropterygidae (veľké, skoré krátkochvosté vtáky)
· †Confuciusornithidae (malé bezzubé vtáky)
· †Enantiornithes (primitívne lietajúce vtáky, ktoré žili na stromoch)
· Euornithes (pokročilé lietajúce vtáky)
· †Yanornithiformes (ozubené čínske vtáky)
· †Hesperornithes (špecializované vodné potápavé vtáky)
· Aves (moderné zobákovité vtáky a ich vyhynuté príbuzné)
· †Sauropodomorpha (bylinožravce s malou hlavou, dlhým krkom a dlhým chvostom)
· †Guaibasauridae (malé, primitívne, všežravé sauropodomorfy)
· †Plateosauridae (primitívne dvojnohé "prosauropody")
· †Riojasauridae (malé, primitívne sauropodomorfy)
· †Massospondylidae (malé, primitívne sauropodomorfy)
· †Sauropoda (veľmi veľký a ťažký, zvyčajne dlhší ako 15 m; štvornožec)
· †Vulcanodontidae (primitívne sauropody so stĺpovitými rukami a nohami)
· †Eusauropoda ("pravé sauropody")
· †Cetiosauridae ("veľrybie plazy")
· †Turiasauria (európska skupina jurských a kriedových sauropodov)
· †Neosauropoda ("nové sauropody")
· †Diplodocoidea (predĺžené lebky a chvosty; zuby zvyčajne úzke a ceruzkovité)
· †Macronaria (škatuľové lebky; zuby v tvare lyžice alebo ceruzky)
· †Brachiosauridae (dlhokrkí, dlhokrkí makronauti)
· †Titanosauria (rozmanité; zavalité, so širokými bokmi; najčastejšie sa vyskytujú v neskorej kriede južných kontinentov)
· †Ornithischia ("vtákopysk"; rôznorodé dvojnohé a štvornohé bylinožravce)
· †Heterodontosauridae (malé bazálne ornitopodné bylinožravce/žravce s nápadnými klovitými zubami)
· †Thyreophora (obrnené dinosaury; väčšinou štvornožce)
· †Ankylosauria (chrasty ako primárny pancier; niektoré mali palicovité chvosty)
· †Stegosauria (tŕne a pláty ako primárny pancier)
· †Neornithischia ("noví ornitozoici")
· †Ornithopoda (rôzne veľkosti; dvojnožci a štvornožci; vyvinuli si spôsob žuvania pomocou ohybných lebiek a mnohých zubov)
· †Marginocephalia (na lebke mali kopulovité výrastky z kostí)
· †Pachycephalosauria (dvojnohé s klenutým alebo hrboľatým rastom lebky)
· †Ceratopsia (štvornožce s volánikmi; mnohé mali aj rohy)