공룡 이전의 생명체는 약 3억 년 전부터 2억 5천만 년 전 사이의 고생대 동안에 번성한 다양한 생물들로 구성된다. 이 시기에 등장한 생물들은 여러 가지 진화 단계를 거쳐 오늘날의 생태계의 기초를 형성하였다.

고생대의 초기 단계인 캄브리아기(약 5억 4천만 년 전 ~ 4억 8천만 년 전)에는 다양한 해양 생물이 출현하였고, 특히 캄브리아 폭발로 알려진 생물 다양성의 급증이 있었다. 이 시기에는 트리로비트, 아미노이드를 포함한 수많은 무척추동물이 바다를 지배하였다.

오르도비스기(약 4억 8천만 년 전 ~ 4억 4천만 년 전)에는 첫 번째 식물과 육상의 생물들이 나타났다. 초기의 육상 식물은 이끼와 같은 간단한 형태였으며, 이후 점차 다양해졌다. 또한, 이 시기에는 해양의 생물 다양성이 계속 증대하였고, 첫 번째 고래와 유사한 생물들이 출현하였다.

실루리아기(약 4억 4천만 년 전 ~ 4억 1천만 년 전)에는 육상의 생물들이 더욱 다양한 형태로 진화하였고, 처음으로 육상 식물들이 본격적으로 발전하였다. 이 시기에는 초식성 곤충과 다양한 척추동물이 출현하였다.

데본기(약 4억 1천만 년 전 ~ 3억 6천만 년 전)에는 어류가 가장 다양한 시점을 맞이하였다. 특히, 강곱창어와 같은 거대한 어류가 등장하였으며, 처음으로 육상으로 이주한 척추동물인 양서류가 출현하였다. 이로 인해 생태계의 구조가 복잡해졌다.

석탄기(약 3억 6천만 년 전 ~ 2억 9천만 년 전)에는 대규모의 숲과 높은 식물들이 번성하였다. 이 식물들은 석탄의 주요 원료가 되었으며, 곤충과 원시 파충류가 이 시기에 다양하게 발전하였다. 이는 공룡의 출현을 위해 필요한 생태 환경을 제공하였다.

페름기(약 2억 9천만 년 전 ~ 2억 5천만 년 전)에는 현재의 파충류로 진화할 수 있는 초기 파충류가 등장하였다. 이 시기에 생태계는 더욱 발달하였으나, 대대적인 멸종 사건인 페름-트라이아스기 대멸종이 발생하여 많은 생물들이 사라졌다. 이 사건은 지구 역사상 가장 큰 멸종 사건으로, 공룡이 지구를 지배하게 되는 배경을 형성하였다.