恐龙的质料

恐龙与现代鸟类、鳄鱼都属于主龙类。主龙类的颅骨拥有两个洞孔，称为颞颥孔（Temporal fenestrae），以提供颚部肌肉附着处，眼窝前方则有眶前孔（Antorbital fenestra）。大部分的爬行动物与鸟类，都属于双弓动物；哺乳类与似哺乳爬行动物拥有一个颞颥孔，合称单弓动物；乌龟与早期的副爬行动物，没有颞颥孔，则属于无弓动物。恐龙与其他主龙类拥有许多生理构造上的特征，例如：牙齿位于齿槽中，而非直接从颚部骨头延伸。在主龙类中，恐龙的最显著特征是它们的步态。恐龙的后肢直立于身体下方，而蜥蜴与鳄鱼的四肢则是往两侧摊开。

恐龙常被认为是总目，或是未定位的演化支。恐龙总目以下分为两大目：蜥臀目（Saurischia）和鸟臀目（Ornithischia），以其骨盆结构来区分。根据定义，蜥臀目的范围是：与鸟类具有最近共同祖先，而与鸟臀目具有较远共同祖先的所有恐龙；鸟臀目的范围则是：与三角龙具有最近共同祖先，而与蜥臀目具有较远共同祖先的所有恐龙。

蜥臀目意为“蜥蜴的髋关节”，骨盆型态比较接近早期的祖先，耻骨朝前。[19]数个生物群的耻骨个别演化成朝向后方，例如：艾雷拉龙下目、[34]镰刀龙超科、[35]驰龙科、[36]以及其后代鸟类。[24]蜥臀目主要包括两个亚目：二足、大部分是肉食性的兽脚亚目；长颈部、四足、草食性的蜥脚形亚目。某些蜥臀目大约在侏罗纪时期演变成为鸟类的祖先。

鸟臀目意为“鸟类的髋关节”，拥有类似鸟类的骨盆结构，耻骨朝向后方，但这是趋同演化的结果。与鸟类不同的是，鸟臀目的耻骨有个朝前的突出部分。鸟臀目包含多样性的草食性动物。
以下为恐龙各科的简易列表，大部分种类都已灭绝。
艾雷拉龙下目 Herrerasauria
兽脚亚目 Theropoda
腔骨龙超科 Coelophysoidea
角鼻龙下目 Ceratosauria
角鼻龙科 Ceratosauridae
阿贝力龙科 Abelisauridae
坚尾龙类 Tetanurae
棘龙超科 Spinosauroidea
斑龙科 Megalosauridae
棘龙科 Spinosauridae
肉食