Tavaliselt peetakse mitmeid loomi ekslikult dinosaurusteks. Selle põhjuseks on asjaolu, et need loomad võivad olla pealiskaudselt sarnased dinosaurustega, kuna nad on ka roomajad ja suured või elasid dinosaurustega samal ajal, kuid ei kuulu dinosauruste ülemklassi. Nende loomade hulka kuuluvad pelükosaurused nagu Dimetrodon (purjeseljalised roomajad, kes elasid üle 50 miljoni aasta enne dinosauruste arvukust), pterosaurused (lendavad roomajad, kes elasid koos dinosaurustega), plesiosaurused, pliosaurused (pikakaelalised veeroomajad), reptiilid (aquaosaurused) kalakujulise kehaga) ja mosasaurused (tohutud veeroomajad, kes on elavate madude lähimad sugulased).
Dinosauruse ametlik määratlus hõlmab kõiki püstiste jäsemetega arkosauruseid, laialivalguvate jäsemetega arkosauruste, krokodillide, sugulasi. Nii et teatud mõttes võib dinosauruseid pidada püstiseisvateks krokodillideks. Kuid see sugupuu ei arenenud kunagi õhus lendama ega meres ujumiseks. Selle asemel hõivasid need nišid teised diapsiidide (kahe auguga kolju) roomajate liinid, eriti plesiosaurused ja pliosaurused. Dinosauruste ajastu lõpupoole arenesid ihtüosaurused ja mosasaurused välja ning elasid ka meredes. Plesiosaurused eksisteerisid meredes peaaegu sama kaua kui dinosaurused maismaal.
Üks roomajate rühm, mis arenes välja peaaegu samaaegselt esimeste dinosaurustega, olid pterosaurused, varem tuntud pterodaktüülidena, lendavad roomajad, kelle tiibade siruulatus ulatus lõpuks 10 meetrini (33 jalga). Nende hulgas olid kõigi aegade suurimad lendavad loomad, nagu Quetzalcoatlus ja Hatzegopteryx, kuigi need tiibade siruulatus ei olnud tüüpiline ja suurimad pterosaurused arenesid välja alles vahetult enne kriidiajastu lõppu, kui kõik dinosaurused välja surid.
Teine oluline rühm, mida mõnikord dinosaurustega segi aetakse, on pterosaurused, purjega roomajad, kes elasid Permi perioodil, umbes 50 miljonit aastat enne seda, kui esimesed dinosaurused Maal kõndisid. Pelükosaurused võisid kasvada kuni 3 meetri (1 jalga) pikkuseks, kuigi enamik neist olid palju väiksemad, umbes 2 meetri (11 jala) pikkused. Pelükosaurused ja teised sünapsiidid olid alles teine suur tetrapoodide rühm, mis domineeris maismaaökosüsteemides pärast basaalroomajaid ja hiiglaslikke kahepaikseid, kes elasid hilise süsiniku ja varajase permi ajal. Kolmandal kohal olid terapsiidid (permi/triiase), neljandal kohal arkosauromorfid (varajane triias) ja alles viiendal dinosaurused.