Οι δεινόσαυροι συνδέονται με τουλάχιστον 21 χαρακτηριστικά στα κρανία και τους σκελετούς τους. Αυτά τα κοινά χαρακτηριστικά (που ονομάζονται "συναπομορφίες") είναι ο λόγος για τον οποίο οι παλαιοντολόγοι είναι σίγουροι ότι οι δεινόσαυροι είχαν κοινή καταγωγή.
Ωστόσο, όταν εμφανίζονται οριστικά απολιθώματα δεινοσαύρων (στις αρχές του Ανώτερου Τριαδικού), η ομάδα είχε ήδη χωριστεί σε δύο μεγάλες τάξεις, τα Saurischia και τα Ornithischia. Τα Saurischia διατηρούν την προγονική διάταξη των ισχίων που κληρονόμησαν από τους αρχόσαυρους προγόνους τους, ενώ τα Ornithischia έχουν τροποποιημένη δομή ισχίων.
A. Eoraptor, ένα πρώιμο σαυρίσσιο, B Lesothosaurus, ένα πρωτόγονο ορνιθίσιο,
Γ Μια λεκάνη σαυρίσχιου (Staurikosaurus) Δ Λεσοθόσαυρος λεκάνη
Ταξινόμηση δεινοσαύρων
Ακολουθεί ένας απλουστευμένος κατάλογος των ομάδων δεινοσαύρων με βάση την Εξέλιξή τους, ο οποίος είναι οργανωμένος με βάση τον κατάλογο των ειδών δεινοσαύρων του Μεσοζωικού που δόθηκε από τον Holtz (2007). Οι ομάδες με ένα στιλέτο (†) δίπλα τους δεν έχουν κανένα ζωντανό μέλος.
· Saurischia ("σαυρόμορφα"- περιλαμβάνει τα Theropoda και τα Sauropodomorpha)
· Θερόποδα (όλα δίποδα- τα περισσότερα ήταν σαρκοφάγα)
· †Herrerasauria (πρώιμα δίποδα σαρκοφάγα)
· †Coelophysoidea (μικρά, πρώιμα θερόποδα- περιλαμβάνει τον Coelophysis και τους στενούς συγγενείς του)
· †Dilophosauridae (πρώιμα θωρακισμένα και σαρκοφάγα Θερόποδα)
· †Ceratosauria (γενικά με περίτεχνα κέρατα, τα κυρίαρχα νότια σαρκοφάγα του Κρητιδικού)
· Tetanurae (που σημαίνει "δύσκαμπτες ουρές"- περιλαμβάνει τα περισσότερα Θερόποδα)
· †Megalosauroidea (πρώιμη ομάδα μεγάλων σαρκοφάγων, συμπεριλαμβανομένων των ημι-υδρόβιων Σπινοσαυρίδων)
· †Carnosauria (Allosaurus και στενοί συγγενείς, όπως ο Carcharodontosaurus)
· Coelurosauria (φτερωτά θερόποδα, με ποικιλία σωματικών μεγεθών και θέσεων)
· †Compsognathidae (κοινοί πρώιμοι κολεόσαυροι με μικρότερα πόδια)
· †Tyrannosauridae (Τυραννόσαυρος και οι στενοί συγγενείς του- είχαν μικρότερα πόδια)
· †Ornithomimosauria (που σημαίνει "στρουθοκάμηλοι", ως επί το πλείστον χωρίς δόντια, σαρκοφάγα έως πιθανώς φυτοφάγα)
· †Alvarezsauroidea (μικρά εντομοφάγα με κοντά χέρια που το καθένα είχε ένα μεγάλο νύχι)
· Maniraptora (που σημαίνει "άρπαγες χεριών"- είχε μακριά, λεπτά χέρια και δάχτυλα)
· †Therizinosauria (δίποδα φυτοφάγα με μεγάλα νύχια και μικρά κεφάλια)
· †Oviraptorosauria (ως επί το πλείστον χωρίς δόντια- η διατροφή και ο τρόπος ζωής τους είναι αβέβαιοι)
· †Archaeopterygidae (μικρά, φτερωτά θερόποδα ή πρωτόγονα πτηνά)
· †Deinonychosauria (μικρά έως μεσαίου μεγέθους, σαν πουλιά, με ένα χαρακτηριστικό νύχι στα δάχτυλα των ποδιών.)
· Avialae (σύγχρονα πτηνά και οι εξαφανισμένοι συγγενείς τους)
· †Scansoriopterygidae (μικρά πρωτόγονα αβιανά με μακριά τρίτα δάχτυλα)
· †Omnivoropterygidae (μεγάλα, πρώιμα βραχύουρα αβιανά)
· †Confuciusornithidae (μικρά άδοντα αβιανά)
· †Enantiornithes (πρωτόγονα ιπτάμενα αβιάλαντα που ζούσαν στα δέντρα)
· Euornithes (προηγμένα ιπτάμενα πουλιά)
· †Yanornithiformes (οδοντωτά κινεζικά πτηνά της Κρητιδικής περιόδου)
· †Hesperornithes (εξειδικευμένα υδρόβια καταδυτικά πουλιά)
· Aves (σύγχρονα πτηνά με ράμφος και οι εξαφανισμένοι συγγενείς τους)
· †Sauropodomorpha (φυτοφάγα με μικρά κεφάλια, μακρύ λαιμό, μακριά ουρά)
· †Guaibasauridae (μικρά, πρωτόγονα, παμφάγα σαυροπόδομορφα)
· †Plateosauridae (πρωτόγονα, δίποδα "προσαυρόποδα")
· †Riojasauridae (μικρά, πρωτόγονα σαυροπόδομορφα)
· †Massospondylidae (μικρά, πρωτόγονα σαυροπόδομορφα)
· †Sauropoda (πολύ μεγάλο και βαρύ, συνήθως πάνω από 15 μέτρα μήκος, τετράποδο)
· †Vulcanodontidae (πρωτόγονα σαυρόποδα με χέρια και πόδια που μοιάζουν με στύλους)
· †Eusauropoda ("αληθινά σαυρόποδα")
· †Cetiosauridae ("φαλαινοειδή ερπετά")
· †Turiasauria (ευρωπαϊκή ομάδα σαυρόποδων του Ιουρασικού και του Κρητιδικού)
· †Neosauropoda ("νέα σαυρόποδα")
· †Diplodocoidea (κρανία και ουρές επιμήκεις- δόντια συνήθως στενά και μολυβένια)
· †Macronaria (κιβωτιόσχημο κρανίο- δόντια σε σχήμα κουταλιού ή μολυβιού)
· †Brachiosauridae (μακρύς λαιμός, μακρύς βραχίονας)
· †Titanosauria (ποικιλόμορφη, γεροδεμένη, με φαρδείς γοφούς, συνηθέστερη στο τέλος της Κρητιδικής περιόδου στις νότιες ηπείρους)
· †Ornithischia ("πτηνό-οπίσθια", ποικίλα δίποδα και τετράποδα φυτοφάγα ζώα)
· †Heterodontosauridae (μικρά βασικά φυτοφάγα/σαρκοφάγα ορνιθόποδα με προεξέχοντα δόντια σαν κυνόδοντα)
· †Thyreophora (θωρακισμένοι δεινόσαυροι- κυρίως τετράποδα)
· †Ankylosauria (ακανθώδεις σαν κύρια πανοπλία- μερικοί είχαν ουρές που έμοιαζαν με ρόπαλα)
· †Stegosauria (αιχμές και πλάκες ως κύρια πανοπλία)
· †Neornithischia ("νέα ορνιθίσια")
· †Ornithopoda (διάφορα μεγέθη- δίποδα και τετράποδα- ανέπτυξαν μια μέθοδο μάσησης χρησιμοποιώντας εύκαμπτα κρανία και πολλά δόντια)
· †Marginocephalia (Είχαν θολωτές αναπτύξεις στο κρανίο τους από οστά)
· †Pachycephalosauria (δίποδα με θολωτή ή εξογκωμένη ανάπτυξη στο κρανίο)
· †Ceratopsia (τετράποδα με κρόσσια- πολλά είχαν επίσης κέρατα)