Quanto à alimentação os dinossauros podem ser classificados em 3 grupos: carnívoros, herbívoros e onívoros, cada grupo com suas variações próximas. Os carnívoros compreendem um grupo que apesar das variações de tamanho apresentam uma forma mais ou menos básica: bípedes, pernas longas e fortes, caudas rijas que serviam como contrapeso, espinhas dorsais paralelas à linha do solo, braços com garras e cabeça com dentes afiados. A maneira como se alimentavam modificou-se de espécie para espécie.

Os raptores eram dinossauros que poderiam ser comparados aos lobos selvagens dos dias de hoje. Caçadores de perseguição, podiam abater presas com 4 vezes o seu tamanho. Sua inteligência lhes permitia caçar em bandos de maneira coordenada. Separavam um animal ferido da manada, saltavam sobre seu dorso e mordiam sua garganta e quadris, enquanto alguns usavam as enormes garras curvas para abrir o abdome da vítima. A presa exausta e com horríveis dores acabava cedendo. Os raptores então faziam a festa. O raptor só era uma máquina mortal quando em grupo. Sozinho ele só conseguia apanhar pequenos animais.

Em relação aos grandes carnívoros muito se discute se eles eram predadores ativos ou apenas necrófagos. O mais provável é que fossem os dois, de acordo com a ocasião. Quando possível eles comiam carcaças que encontravam ou as roubavam de carnívoros menores, usando seu tamanho e rugido para afugentá-los. Mas se tivessem fome e não houvesse carcaças disponíveis com certeza eles podiam caçar e matar qualquer presa que quisessem.

Registros fósseis indicam que alguns carnívoros de grande porte caçavam em bandos, como os leões. Entre esses animais pode-se citar os Allosaurus e Giganotosaurus.

Essas criaturas evoluíram para caçar grandes herbívoros, como os saurópodes. Para abatê-los eles precisavam agir em grupo. Talvez sua organização não fosse tão complexa quanto a dos raptores mas era o suficiente para suas presas grandes e lentas. Alguns separavam um membro fraco da manada, enquanto os restantes derrubavam e abatiam a presa.

Haviam no entanto carnívoros que preferiam uma caçada mais solitária. O Tyrannosaurus era um exemplo. Apesar de poder correr até 50 km/h (segundo um rastro encontrado nos EUA), ele era basicamente um caçador de emboscada. Tal como um tigre, ele aproximava-se lentamente da presa até que chegasse a uma distância bem próxima. Ele então lançava-se com grande agilidade sobre a vítima , geralmente hadrossauros ou ceratopsianos, cravando seus grandes dentes no couro grosso, apertando e sacudindo até quebrar o pescoço ou a espinha, promovendo uma morte muito rápida.

Um animal de algumas toneladas era uma refeição para vários dias do Tyrannosaurus.

Havia ainda um grupo bastante exótico de carnívoros conhecidos como espinossaurídeos. Esses dinos tinham uma cabeça e dentição muito semelhantes às do crocodilo, o que indica uma alimentação composta principalmente de peixes. Não descarta-se porém que eles caçassem outros animais, usando suas garras para ferir a vítima.

Seus longos focinhos também eram úteis para afundarem nas carcaças, à procura de vísceras.

O Dilophosaurus foi um dos primeiros grandes carnívoros. Apesar do tamanho suas mandíbulas eram fracas demais para caçar. Acredita-se que ele era necrófago a maior parte do tempo, alimentando-se das carcaças trazidas às praias pelo mar.

Entre os onívoros (aqueles que comiam de tudo) destacam-se os oviraptores, que se especializaram em comer ovos, perfurando suas cascas com seus bicos duros e seus pequenos e pontudos dentes no céu da boca.

Os ornitomimossauros, parecidos com avestruzes, podiam correr rápido e apanhar insetos, pequenos lagartos e mamíferos. Também comiam ovos, folhas, raízes e sementes.

 Os terizinossauros durante muito tempo representaram um enigma para os cientistas. Sua dentição indica hábitos herbívoros. Mas não se descarta a hipótese de que pudessem complementar sua dieta ingerindo grandes quantidades de cupins, que retiravam dos ninhos escavando-os com suas imensas garras.

 Em relação aos herbívoros podemos dizer que tiveram muitas adaptações para esse tipo de alimentação, uma vez que digerir vegetais é muito mais difícil que carne.

Os grandes saurópodes, por exemplo passavam a maior parte de seu tempo comendo. Só que esses animais tinham dentes fracos em forma de pino ou de colher, normalmente apenas na parte da frente da boca. Isso permitia à eles apenas cortar e engolir as folhas tenras. Para ajudar na digestão os saurópodes engoliam pequenas pedras chamadas gastrólitos, que uma vez no estômago, ao se atritarem umas nas outras maceravam o alimento contido ali.

Quando já estavam lisas demais elas eram eliminadas junto com as fezes. Além das pedras é provável que tivessem em seu estômago uma câmara cheia de bactérias que também ajudavam a digerir.

Era a chamada Câmara de fermentação. Abaixo, um modelo  interno do estômago de um saurópode (esquerda) e do tubo digestório completo (direita).

Os estegosauros e anquilossauros também tinham uma fraca dentição, o que impedia esses animais de mastigarem a comida. Preferiam comer folhas macias. Para digerir, como não foi encontrada nenhuma evidência de que eles engolissem pedras, é provável que só usassem a câmara de fermentação. A fermentação tem como subproduto o gás metano. Assim esse processo deveria causar um poderoso efeito: a flatulência. Nas florestas jurássicas, além dos urros e guinchos dos dinossauros, ecoavam os sons e o odor desagradável da flatulência desses animais.Durante o período Cretáceo apareceram novos tipos de herbívoros com um equipamento melhor de mastigação que permitia a eles alimentarem-se de uma variedade maior de plantas. Entre eles estão os ceratopsianos, os hadrossauros e os iguanodontídeos. Possuíam uma musculatura especial nas mandíbulas que lhes dava capacidade de mastigação.

Os iguanodontes tinham além do bico, dentes molares que eram ótimos para a mastigação de qualquer tipo de vegetação. Os cientistas acreditam que esse foi um dos motivos que permitiram a esse animal espalhar-se por todo o globo O bico forte para cortar e os dentes afiados permitiam aos ceratopsianos comer plantas fibrosas e rijas, como pinhas e cicadáceas. Os hadrossauros eram máquinas de comer que trituravam plantas com seus milhares de dentes, que funcionavam como raladores de vegetais.