Dimetrodon a fost un pelicosaur (Synapsida timpurie) din prima parte a perioadei Permian (aproximativ 295-272 milioane de ani în urmă).
Dimetrodonul mergea pe patru picioare și avea un craniu înalt și curbat, cu dinți mari de diferite mărimi așezate de-a lungul maxilarelor. Cele mai multe fosile au fost descoperite în sud-vestul Statelor Unite, în straturile roșii din Texas și Oklahoma. Cea mai mare specie cunoscută de Dimetrodon este D. angelensis, cu o lungime de 4,6 metri (15 ft), iar cea mai mică este D. teutonis, cu o lungime de 60 de centimetri (24 in).
Dimetrodon a fost un carnivor, probabil prădătorul de top din mediul său. Caracteristica sa principală este vela mare de pe spate, formată din spini alungite care se extind în sus de la vertebre. Spinii ar fi uniți de piele. Părerea generală a paleontologilor este că era un dispozitiv de reglare a temperaturii. Ideea este că animalul se putea încălzi dimineața devreme, plasându-se cu fața la soare, iar mai târziu se putea răcori la umbră sau își putea aranja corpul pentru a primi mai puțină lumină solară. În acest stadiu al evoluției, niciun animal terestru nu era homoioterm. Este foarte probabil ca vela să fi fost folosită și pentru semnalizare sexuală sau teritorială. În acest caz, pielea ar fi fost colorată. Aceasta este, desigur, o presupunere, dar are sens pentru cea mai extraordinară caracteristică a animalului.
Din punct de vedere evolutiv, Dimetrodon a fost un sinapside, o linie de animale terestre care, în cele din urmă, a dat naștere mamiferelor. Nu se afla pe linia directă de descendență, dar este un bun exemplu al gradului de evoluție tipic sinapsidei din Permian.

