恐龙分为肉食恐龙和素食恐龙两大类。还有一部分恐龙原先是肉食者，后来演变成杂食者，荤的素的都吃。同现生动物一样，吃肉的恐龙数量少，吃植物的恐龙数量多，占绝大多数。肉食恐龙中最有名的是霸王龙，此外还有跃龙、恐爪龙和永川龙等。大型的肉食龙的主要捕猎对象是大型的植食恐龙，例如梁龙、雷龙、马门溪龙和鸭嘴龙等。
小型的肉食恐龙吃小动物，如小的爬行类、昆虫及哺乳类，一种体型轻巧的小型肉食龙，以偷吃其他恐龙的蛋为生。在蒙古曾发现过它的化石，是在一个恐龙蛋的窝里发现的。
有的恐龙可能专以蚂蚁为食，像现代动物中的食蚁兽一样。通常肉食龙的前肢均很短小，但在蒙古发现的巨手恐龙，其前肢竟达3米长，而且还长有巨大的前爪。有人认为巨手恐龙可能以白蚁为食，巨大的前肢及爪是掏白蚁窝的工具。
吃植物的恐龙有丰盛的食物可以享用，松柏、银杏、苏铁和蕨类等植物，可以满足不同恐龙的不同口味。不同时期的食草恐龙，食物也略有不同。
三叠纪时，大地还比较荒凉，火山、地震很频繁，森林与大片干旱的沙漠并存，恐龙们的食物主要是蕨类、杉叶藻，还有一些长得较高的针叶树以及小片的柏树、银杏和铁树。
侏罗纪时期，大片大片的沙漠被葱茏的绿树所代替。它们不再为找不到食物而发愁了。但侏罗纪的恐龙们却无缘吃到鲜嫩的草和开花植物。高大的恐龙，比如腕龙，它们吃的是针叶枝和银杏叶，矮小的恐龙吃的还是蕨类植物和藻类植物。
白垩纪时期，是食草恐龙的兴盛时期。森林里长着各种各样的新植物，高大的橡树和山核桃树、银杏，针叶树成为高大的恐龙的食物。矮小的食草恐龙的食物更丰富了，小草从地上长了出来，开花的植物出现了。原始的玫瑰、木兰花和睡莲成了它们新的食物。
