现存的爬行动物（过去称为爬虫类）比如蜥蜴、蛇、龟鳖、鳄鱼等并不是恐龙的后代，它们的祖先至迟在两亿多年前就已经和恐龙的祖先分道扬镳；反而鸟纲根据主流的演化学说是兽脚类恐龙的直系后代，鸟类与恐龙的亲缘关系要远近于蜥蜴、鳄鱼和恐龙的亲缘关系。此外随着古生物学研究不断取得新进展，现代的亲缘分支分类法已很大程度上摈弃了传统的不完善的“爬行纲”的分类，代之以重新定义的“蜥形纲”，包括恐龙在内原有的“爬行动物”（但不包括哺乳类的原始祖先及其近亲、也就是过去所称的“似哺乳爬行动物”）以及起源于恐龙的鸟类，都被视为“蜥形纲”的一员。
一般认为脊椎动物最早在约3.7-3.6亿年前的泥盆纪晚期登陆，硬骨鱼纲-肉鳍鱼亚纲（现生硬骨鱼类几乎均属辐鳍鱼亚纲，肉鳍鱼类只有肺鱼、矛尾鱼等少数孑遗种尚存）的一支“四足形鱼类”登上陆地后逐渐进化为四足动物。但最早登陆的两栖动物由于繁殖和幼体阶段无法摆脱对水环境的依赖，类似现在的青蛙一样只能在水中产卵，幼体孵化后也需要在水中继续发育为成体才能登上陆地，因此依然只能生活于水滨，不能向更广阔的内陆进发。到了石炭纪中晚期，两栖动物中进化出更衍化的羊膜动物，羊膜动物可以直接在陆地上产下保水透气的羊膜卵，幼体孵化后不经过水生阶段就可在陆地上生活，真正意义上的陆生脊椎动物出现了。最早的羊膜动物约在3.4亿年前出现，羊膜动物出现后很快分化为两支，一支即蜥形纲，是后来恐龙等“爬行动物”的祖先；另一支称为合弓纲或兽形纲，是后来包括人类等哺乳动物的祖先。由于蜥形纲与合弓纲的最原始物种几乎在3亿年前同时出现，而比这更早的羊膜动物的“共同祖先”目前只发现过一些不太完整的化石、依然存有一定疑问（石炭纪很多两栖动物也高度适应陆生，过去也常被误以为是爬行类的早期祖先，比如蜥螈，但它们并没有进化出羊膜卵结构，因此后来的研究认为它们不是真正的羊膜动物始祖），有人甚至认为蜥形纲和合弓纲独立起源于不同的两栖动物祖先。
目前已知的蜥形纲的最古老物种——林蜥和古窗龙与合弓纲的最古老物种始祖单弓兽和哈普托兽几乎同时出现于约3.1亿年前，石炭纪末期由于地球气候转向干冷，覆盖全球的湿热雨林逐渐崩溃，原本繁盛的两栖类因过度依赖水环境而陷入了发展瓶颈，羊膜动物却在这时走向更广阔的干燥的内陆。但紧随其后的二叠纪，由于合弓纲在进化上抢先一步进化出大型植食和肉食动物，占据了中高级生态位，蜥形纲受到压制，整个二叠纪都没有太大起色，基本还是一些不起眼的蜥蜴形的小动物，而且发现的化石也较少，至今对二叠纪蜥形纲的系统发育还不甚清晰。过去曾把“爬行纲”分为“无孔亚纲”、“双孔亚纲”、“下孔亚纲”和“调孔亚纲”四个亚纲，但较新的理论将除“双孔亚纲”外的其他亚纲全部取消或调整，调整后的蜥形纲重分为“副爬行类”和“真爬行类”两部，一些原属“无孔亚纲”的二叠纪到三叠纪的蜥形纲旁支被归入“副爬行类”，而绝大部分现生爬行动物及其祖先被归入“真爬行类”，真爬行类中除去林蜥（大鼻龙科）和古窗龙（原古蜥科）等最原始的物种外，都属于“双孔亚纲”。副爬行类在三叠纪就全部灭绝了，没有留下现存的后代，而包括恐龙的后代鸟类、蜥蜴、鳄鱼在内的真爬行类-双孔亚纲则延续下来，直至今日。
二叠纪是合弓纲的黄金时代。然而，约2.5亿年前的二叠纪晚期，西伯利亚爆发了持续数十万年的剧烈的火山运动，即“西伯利亚大火成岩省事件”，彻底摧毁了全球生态系统，空前绝后的大灭绝（规模甚至要超过后来白垩纪末的大灭绝）不仅带走了当时超过90%的地球物种，更沉重打击了原本如日中天的合弓纲，只有少数种类幸存到三叠纪。虽然这次大灭绝中蜥形纲的很多原始物种也消失了，但毕竟原本占统治地位的合弓纲的衰落为蜥形纲腾出了发展空间。
这样，进入三叠纪以后，蜥形纲特别是前面提到的“真爬行类·双孔亚纲”开始快速分化抢占空缺的生态位，一支进入大灭绝之后被横扫一空的海洋，这一支即为鱼龙形下纲（按，过去曾把鱼龙类分在“调孔亚纲”，现在已取消了这一分法），代表物种为鱼龙，它们在三叠纪晚期、侏罗纪早中期成为海洋霸主，并一直延续到白垩纪早期。鱼龙形下纲分出后，双孔亚纲又进一步分化为鳞龙形下纲和主龙形下纲两大阵营，其中鳞龙形下纲分为鳞龙超目和鳍龙超目，前者包括蜥蜴、蛇、蚓蜥、喙头蜥等，在白垩纪晚期还一度攻入海洋（沧龙）成为霸主；后者包括幻龙、蛇颈龙、上龙等，它们和鱼龙一样在三叠纪进入海洋，在侏罗纪中晚期称霸，白垩纪则陷入衰落并与恐龙王朝一同湮灭。——当然，这只是其中一种理论，鱼龙是作为并立的鱼龙形下纲还是放在其他位置存在争议，鳍龙超目是归属鳞龙形下纲亦或是归属主龙形下纲存在争议，被划入鳍龙超目的各物种之间是否存在最近的亲缘关系也存在争议。不过，可以确定的是不论鱼龙类还是鳍龙类都已在中生代晚期灭绝，鳞龙形下纲只剩下有鳞目和喙头目一直延续至今，也就是现在的蜥蜴、蛇、蚓蜥、喙头蜥等。虽然有鳞目是现生爬行动物中最多样化的类群，但有鳞目在历史上鲜有称霸，除了白垩纪晚期“其兴也勃、其亡也忽”的海洋霸主沧龙，就只有新生代的巨蜥和蟒蛇勉强能挤进巨兽之列。
主龙形下纲作为蜥形纲最成功的演化支（它的拉丁文学名即意为“占统治地位的蜥蜴”），约在二叠纪晚期至三叠纪早期（约2.5亿年）出现。首先来讲主龙形下纲的一个旁支龟鳖目，龟鳖由于各方面看起来都很原始，曾长期被归类为爬行动物中最原始的“无孔亚纲”（前文所述，现已废除不用），但基因测序却显示龟鳖实际更接近鳄鱼和鸟类等主龙类，新近发现的始祖龟化石也显示龟鳖其实一点也不原始，只是在长期演化过程中逐渐与其他主龙形下纲动物差之千里。如果将乌龟置于主龙形下纲，则乌龟与恐龙的亲缘关系甚至比蜥蜴还要近！当然这也只是一种新提出的理论，很多古生物学家还是对此存疑，有人认为乌龟更接近鳞龙形下纲并可能与鳍龙类有亲缘关系，有人则认为乌龟早在鳞龙类和主龙类分化之前就已从蜥形纲的基干中分出，不一而足。撇开乌龟不提，主龙形下纲中最主要的一个演化支称为“主龙类”，而主龙类本身又可分为两大支（这里强调一下，我们所列的演化支只是那些较为“主流”、“成功”的，实际还有很多昙花一现很快走向灭绝的不成功的旁支，还有许多物种至今也难以确定它们在进化树上的位置），这两支大约在三叠纪早期分化，一支名为镶嵌踝类主龙，另一支名为鸟颈类主龙。镶嵌踝类主龙过去称为伪鳄类，它包括了现生的鳄鱼的祖先及其近亲，如劳氏鳄目、植龙目、坚蜥目、鳄形超目等（不过最新的理论又认为植龙目与其他成员的亲缘关系较远，从而部分学者认为镶嵌踝类主龙的分类不再有效，提出恢复旧的“假鳄亚目”的分类）；鸟颈类主龙（也称“鸟跖亚目”，定义相近但有所不同）的阵营更为华丽，下分为恐龙形态类与翼龙形态类，后者以翼龙目为主，代表了爬行类对天空的征服，前者则包括恐龙总目及其近亲（兔蜥、马拉鳄龙、西里龙等非常近似恐龙的物种）。
三叠纪初期，合弓纲部分逃过大灭绝的物种还延续了一段时间的辉煌，二齿兽类成为遍布泛大陆的优势的植食动物，食肉的兽头兽类和犬齿兽类的体型一度变得比它们二叠纪的祖先更大。然而三叠纪的生存竞争并不比大灭绝更轻松，环境恶化致使大气含氧量急剧下降至泥盆纪陆生植物出现以来的历史最低点（约13-15%，远低于现代的21%和石炭纪最高峰的约35%），早三叠纪泛大陆气候普遍干旱，中三叠纪末期气候转湿又出现了超级季风和全球性的“卡尼期洪水事件”，加上蜥形纲的崛起带来的激烈竞争，兽头兽类最终在中三叠纪早期全灭，二齿兽类也迅速衰落并在三叠纪末期基本灭绝。只有体型较小的犬齿兽类的一些物种延续下来，它们逐渐进化为与哺乳纲高度近似的“哺乳形类”，但此时陆地的中高级生态位已经被迅速崛起的主龙类占据，二叠纪的局面如今反转了过来，哺乳动物即使具备很多进步特征，却不得不蛰伏一亿多年，直到白垩纪的陨星将恐龙王朝彻底摧毁才重出江湖。不过，三叠纪时期主龙类中兴盛的并不是恐龙，而是鳄鱼的祖先镶嵌踝类主龙，各种类似鳄鱼而又不是鳄鱼的怪兽出没于陆地和淡水，包括与鳄鱼相像的水生掠食者植龙目、长得有几分形似甲龙的植食性的坚蜥目、体型庞大生性凶猛（部分可达5-7米）的陆地掠食者劳氏鳄目，并且，镶嵌踝类主龙也演化出了四肢直立的骨骼结构，劳氏鳄目的部分中小型成员（波波龙、苏牟龙、岩鳄、灵鳄等）更和同时期的恐龙形态类一样演化成后肢直立两足行走。在卡尼期洪水事件之后的晚三叠纪，鳄鱼形形色色的祖先们成为了陆地的优势动物，而当时大多还是些小不点的恐龙形态类生物甚至只能沦为这些凶猛鳄鱼的零食，如果假以时日，伪鳄类也许也可以建立一个和恐龙王朝一样的多姿多彩的帝国。
但是生物圈的洗牌总是一轮紧接着一轮，三叠纪晚期随着劳亚古陆与冈瓦纳古陆的分裂引发又一轮强烈的火山运动，又一次大灭绝席卷了生物圈，镶嵌踝类主龙在这次灭绝中损失惨重，除了鳄形超目以外其他的演化支基本灭绝，虽然从中生代到新生代各种巨鳄依然层出不穷，但过于依赖水环境的鳄类已无法再加入陆地统治者的竞争。相反，得益于三叠纪末的这次大灭绝，尽管许多恐龙形态类的孪生兄弟也消失了，但恐龙总目却没有受到太大影响，成功地占据了空缺的陆地生态位，在侏罗纪、白垩纪统治了地球整整一亿多年。并且，在侏罗纪晚期到白垩纪，兽脚类恐龙的一支开始向天空发展并最终进化为鸟类。当然，成也萧何、败也萧何，1.5亿年后，恐龙也在白垩纪末的另一场大灭绝中灰飞烟灭，只有兽脚亚目演化出的鸟类的少部分物种逃过一劫（大部分中生代古鸟类也和非鸟类恐龙一起灭绝），并在新生代发展壮大主宰了天空。与此同时合弓纲的后裔哺乳纲在新生代终于翻身作主，重新演化出大型食肉兽，成功击退了包括陆行鳄、陆行鸟、巨蜥在内的蜥形纲再次争夺陆地霸主的所有挑战，成为新生代的统治者。
综上所述，在现生的爬行类中，蜥蜴、蛇等与恐龙的亲缘关系最远（一个属于鳞龙形下纲，一个主龙形下纲），龟鳖、鳄鱼次远（龟鳖接近主龙形下纲的基部，鳄鱼属于镶嵌踝类主龙演化支），反而是鸟类与恐龙的亲缘关系最近（直接起源于恐龙总目下的蜥臀目-兽脚亚目），鸟类可以视为恐龙的直系子孙，而现代爬行类只相当于早已分家的兄弟/堂兄弟。
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