เนื่องจากไดโนเสาร์มีชีวิตอยู่ในช่วงมหายุคมีโซโซอิก ซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์จึงอยู่ในชั้นของหินตะกอนที่สะสมตัวกันในช่วงนี้ ซึ่งในประเทศไทย หินที่มีอายุดังกล่าวพบอยู่ทั่วไปในบริเวณที่ราบสูงโคราช และพบอยู่เป็นแห่งๆ ในภาคเหนือและภาคใต้ หินบริเวณที่ราบสูงโคราชนั้น เรียกว่า กลุ่มหินโคราช ซึ่งแบ่งออกเป็นหมวดหินย่อยๆ ได้อีก 6 หมวด คือ
การค้นหาซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์ในประเทศไทยเพิ่งจะเริ่มต้นขึ้นได้ไม่นาน โดยในปี พ.ศ. 2519 กรมทรัพยากรธรณีได้ค้นพบโครงกระดูกขนาดใหญ่ในเขตอำเภอภูเวียง จังหวัดขอนแก่น ซึ่งผลการวิจัยขณะนั้นทราบเพียงว่าเป็นไดโนเสาร์ซอโรพอด มีความยาวประมาณ 15 เมตร นับว่าเป็นรายงานการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์ครั้งแรกในประเทศไทย ต่อมาในปี พ.ศ. 2524 และ พ.ศ. 2525 ได้มีการสำรวจที่บริเวณภูเวียงอีกทำให้พบกระดูกส่วนต่างๆ ของไดโนเสาร์และสัตว์อื่นๆอีกมากมายหลายชนิดเป็นจำนวนมากอยู่ในชั้นหิน จึงนับได้ว่าเป็นการเริ่มต้นการค้นหาซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์อย่างจริงจัง
มีการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์ในยุคครีเทเชียสเป็นจำนวนมากในประเทศไทย ซึ่งจำแนกออกได้ดังนี้
มีการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์หลายชนิดในชั้นหินของหมวดหินเสาขัว บริเวณแหล่งขุดค้นไดโนเสาร์ภูเวียง ดังนี้
จากการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์เป็นจำนวนมากที่แหล่งขุดค้นไดโนเสาร์ภูเวียงนี่เอง ทำให้บริเวณนี้ถูกประกาศให้เป็นอุทยานแห่งชาติ ภูเวียง ในปี พ.ศ. 2535 และเป็นอุทยานไดโนเสาร์แห่งแรกในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
