Les géologues ont imaginé une échelle chronologique pour diviser l'histoire de la Terre. C'est en se basant sur cette échelle que la paléontologie et la phylogénie élaborent le grand arbre généalogique de la vie. Ces trois sciences se complètent grâce à leur différent domaine d'étude : la phylogénie étudie les molécules des restes fossiles en vue d'établir des liens de parentés entre les êtres actuels et/ou fossiles ; pourtant pour les espèces fossiles, dans la très grande majorité des cas, il n'y a pas d'ADN, donc la paléontologie tente avec des caractères morphologiques d'établir ces relations de parenté ; la géologie quant à elle permet de dater les roches dans lesquelles se trouvent les fossiles.

Le terme "Dinosauria" (du grec <em>deinos</em> "terrible" et <em>sauros</em> "lézard"), inventé par le scientifique anglais Richard Owen, désigne un groupe de reptiles terrestres qui a dominé la Terre du Trias à la fin du Crétacé, soit près de 160 millions d'années. Dans les classifications, ces terrifiants reptiles appartiennent à la classe des sauropsides et plus précisément à la sous-classe des diapsides, et sont répartis en deux ordres : les Saurischiens et les Ornithischiens. Tous les ans de nouveaux dinosaures sont découverts ; l'intérêt pour ces animaux peu communs n'est donc pas près de s'éteindre.

Dans la terminologie scientifique, les reptiles primitifs ont été baptisés Anapsides. Cette sous-classe regroupe les premiers reptiles apparus au Caronifère (-350 millions d'années), comme les Cotylosauriens dont Hylonomus, ainsi que des reptiles qui vivent encore de nos jours, à savoir les Chéloniens (tortues).

Scientifiquement parlant, les reptiles marins ne constituent pas un ordre à part entière. Pourtant, hormis les mosasaures, ils étaient anciennement regroupés dans la sous-classe des Euryapsides. Aujourd'hui, les différentes familles de reptiles marins sont classés parmi ces cinq ordres, à savoir Nothosauroidea (Nothosauriens et Pachypleurosauriens), Plesiosauria (plésiosaures et pliosaures), Placodontia (Placodontes), Ichthyosauria (Ichthyosaures) et Squamata (Mosasaures).

Les reptiles volants furent les premiers vertébrés à occuper le ciel, milieu qu'ils ont dominé pendant près de 135 millions d'années, du Trias à la fin du Crétacé. Dans la classification, ils sont réunis au sein de la classe des diapsides, et correspondent à l'ordre des Ptérosaure (ptérosauriens). Ils sont divisés en deux sous-ordres : les Rhamphorhynques (rhamphorhynchoïdes) et les Ptérodactyles (ptérodactyloïdés).

Parmi les reptiles fossiles terrestres, les scientifiques ont distingué les reptiles dits "Lépidosauriens", c'est-à-dire les Squamates (lézards, serpents et amphisbènes) et les Rhynchocéphales (sphénodons), des reptiles dits "Crurotarsiens" qui correspondent aux reptiles apparentés aux Crocodiliens. De fait, cette catégorie regroupe les ancêtres de la majeure partie des reptiles actuels.

Les reptiles mammaliens sont des animaux qui constituent une véritable transition entre les reptiles et les mammifères. De fait, les mammifères actuels descendent de ces reptiles qui ont vécu sur Terre de 300 à 200 millions d'années. Les reptiles mammaliens appartiennent à la classe des synapsides et sont répartis en deux ordres, les thérapsides et les pélycosauriens.