恐龙的骨骼 具有一些衍化适应，可使它们与原始的主龙类祖先辨别出来。在后期的恐龙中，这些特征经过更多的演化改变。
恐龙的共有衍征包含：
肱骨有低矮的三角嵴（Deltopectoral crest，让胸锁三角肌肉附着的部分），长度约是肱骨的1/3到1/2。
肠骨后部有个突出区块。
胫骨末端边缘宽广，有个往后的凸缘。
距骨有个明显上突，与胫骨契合。
除上述几个特征以外，大部分恐龙还有一些共同特征，但是因为出现在其他主龙类，或者不存在于早期的恐龙身上，因此不列为恐龙的共有衍征。恐龙具有直立的步态，类似大部分的现代哺乳类，而大部分其他爬行动物则是四肢往两侧延展的步态。恐龙的臀窝朝向两侧，股骨的第四粗隆部往内侧，两者契合，产生直立的步态。 恐龙整体而言的体型很大。以恐龙作为标准来看，蜥脚下目是其中的巨无霸。在漫长的恐龙时代，即使是体型最小的蜥脚类恐龙也要比它们栖息地内的其他动物要大，而最大的蜥脚类则比任何出现在地表的动物都要大出几个等级。
大部分的恐龙要比大型蜥脚类恐龙还小得多。现有的证据表明，恐龙的平均大小在三叠纪、早侏罗纪、晚侏罗纪和白垩纪都不断变化。大部分兽脚类恐龙的体重在100到1000公斤之间，而全新世的掠食性肉食动物则多半在10到100公斤之间。恐龙的体重估计值，大多介于1到10公吨之间。伦敦国立自然历史博物馆的一个研究指出恐龙的体重平均值约在100公斤左右，而新生代的哺乳类体重平均值多在2到5公斤之间。
从现有的状况较好的骨架来看，最高和最重的恐龙是长颈巨龙（Giraffatitan brancai，原名布氏腕龙）。长颈巨龙的化石在1907年至1912年间发现于坦桑尼亚。从多具大小相近的个体所组合而成的骨架模型，现正展示于柏林洪堡博物馆，该模型高12米，长22.5米，预期活体的重量在30到60公吨之间。最长的恐龙是27米长的梁龙，是在1907年发现于美国怀俄明州，现展示于宾州匹兹堡的卡内基自然历史博物馆。 恐龙与其它爬行动物的最大区别在于它们的站立姿态和行进方式，恐龙具有全然直立的姿态，其四肢构建在其躯体的正下方位置。这样的架构比其他各类的爬行动物（如鳄类，其四肢向外伸展）在走路和奔跑上更为有利。根据恐龙腰带的构造特征不同，可以划分为两大类：蜥臀目（Saurischia）、鸟臀目（Ornithischia）。二者间的区别主要在于其腰带结构。
大部分的蜥臀目恐龙都具有往前突出的耻骨，而鸟臀目恐龙的每根耻骨都向后倾斜。除臀部结构不同外，两类恐龙在生活及行为特征上也不同。蜥臀目恐龙包括以四肢行走的草食性蜥脚类恐龙，以及几乎用两肢行走的肉食性兽脚类恐龙。
蜥臀目的腰带从侧面看是三射型，耻骨在肠骨下方向前延伸，坐骨则向后延伸，这样的结构与蜥蜴相似。
鸟臀目的腰带，肠骨前后都大大扩张，耻骨前侧有一个大的前耻骨突，伸在肠骨的下方，后侧更是大大延伸与坐骨平行伸向肠骨前下方。因此，骨盆从侧面看是四射型（除此之外，还有其他区别）。
蜥脚形类主要生活在侏罗纪和白垩纪，它们绝大多数都是大型的素食恐龙。头小，脖子长，尾巴长，牙齿成小匙状。蜥脚亚目的著名代表有产于我国四川、甘肃晚侏罗纪由19节颈椎组成的脖子长度约等于体长的一半的马门溪龙，世界上已知体形最大的动物——易碎双腔龙。
兽脚类生活在晚三叠纪至白垩纪。它们都是肉食龙，两足行走，趾端长有锐利的爪子，头部很发达，为最聪明的一类。嘴里长着匕首或小刀一样的利齿，暴龙是著名代表。其余如异特龙、南方巨兽龙、棘龙等也颇具名气。
恐龙整体而言的体型很大。以恐龙作为标准来看，蜥脚下目是其中的巨无霸。在漫长的恐龙时代，即使是体型较小的蜥脚类恐龙也要比它们栖息地内的其他动物要大，而较大的蜥脚类则比任何出现在地表的动物都要大出几个等级。
大部分的恐龙要比大型蜥脚类恐龙还小得多。现有的证据表明，恐龙的平均大小在三叠纪、早侏罗纪、晚侏罗纪和白垩纪都不断变化。大部分兽脚类恐龙的体重在100到1000公斤之间，而全新世的掠食性肉食动物则多半在10到100公斤之间。恐龙的体重估计值，大多介于1到10公吨之间。伦敦国立自然历史博物馆的一个研究指出恐龙的体重平均值约在100公斤左右，而新生代的哺乳类体重平均值多在2到5公斤之间。