Dimetrodon war ein Pelycosaurier (frühe Synapsida) aus dem ersten Teil des Perm (vor etwa 295-272 Millionen Jahren).

Dimetrodon ging auf vier Beinen und hatte einen hohen, gebogenen Schädel mit großen, unterschiedlich großen Zähnen, die entlang der Kiefer gesetzt waren. Die meisten Fossilien wurden im Südwesten der Vereinigten Staaten gefunden, aus roten Betten in Texas und Oklahoma. Die größte bekannte Dimetrodon-Art ist D. angelensis mit 4,6 Metern (15 ft) und die kleinste D. teutonis mit 60 Zentimetern (24 in).

Dimetrodon war ein Fleischfresser, wahrscheinlich das wichtigste Raubtier in seiner Umgebung. Sein Hauptmerkmal ist das große Segel auf seinem Rücken, das aus länglichen Stacheln besteht, die sich von den Wirbeln nach oben erstrecken. Die Stacheln waren durch Haut miteinander verbunden. Die allgemeine Meinung der Paläontologen ist, dass es ein temperaturregulierendes Gerät war. Die Idee dahinter ist, dass sich das Tier am frühen Morgen erwärmen konnte, indem es sich mit der Breitseite zur Sonne stellte, und sich später im Schatten abkühlen konnte oder dafür sorgte, dass sein Körper weniger Sonnenlicht bekam. In diesem Stadium der Evolution waren keine Landtiere Homoiothermen. Sehr wahrscheinlich wurde das Segel auch für sexuelle oder territoriale Signalgebung verwendet. In diesem Fall war die Haut gefärbt. Dies ist natürlich eine Vermutung, aber es ergibt Sinn für das außergewöhnlichste Merkmal des Tieres.

In evolutionärer Hinsicht war Dimetrodon eine Synapsidie, eine Linie von Landtieren, aus der schließlich die Säugetiere hervorgingen. Es war keine direkte Abstammungslinie, sondern ein gutes Beispiel für den für die Synapsidien des Perm typischen Entwicklungsgrad.