Petrolacosaurus war ein kleines, 40 Zentimeter (16 Zoll) langes Tier, das früheste bekannte Diapsid. Er lebte während der späteren Karbonzeit. Die Schichten, in denen er in Kansas gefunden wurde, sind von pennsylvanischem Alter, etwa 302 Millionen Jahre alt.
Seine Nahrung bestand wahrscheinlich aus kleinen Insekten. Petrolacosaurus hatte ausgeprägte hundeähnliche Zähne von sekundärer Größe, ein Merkmal, das vor allem bei Therapsids und später bei Säugetieren gefunden wurde. Seine Fossilien wurden in Kansas, USA, gefunden.
Petrolacosaurus war zu abgeleitet, um der Vorfahre aller modernen Formen zu sein. Tatsächlich war er bereits eine Diapsidie, mit zwei Öffnungen auf jeder Seite seines Schädels, um Ansatzpunkte für Kiefermuskeln zu schaffen. Daher kann er nicht der Vorfahre aller Synapsidien gewesen sein, die nur eine solche Öffnung haben. Die Synapsidien unterschieden sich schon vor den Diapsidien vom gewöhnlichen Amnionbaum.
Das BBC-Fernsehen hat in Walking with Dinosaurs den Fehler gemacht, von ihm als einem Vorfahren sowohl der Reptilien als auch der Säugetiere zu sprechen.