הדימטרודון חי בתקופת הפרם, יותר מ־40 מיליון שנה לפני שהופיעו הדינוזאורים הראשונים. הוא שייך לקבוצה שנקראת סינפסידים — הקבוצה שממנה התפתחו בהמשך היונקים, וגם אנחנו. כלומר, הוא קרוב שלנו יותר מאשר של הטירנוזאורוס.
שמו פירושו ״שתי מידות של שיניים״, כי היו לו שיניים בגדלים שונים — דבר שמזכיר יונקים. המפרש על הגב נבנה מקוצים ארוכים שבלטו מהחוליות. לתפקידו הוצעו כמה הסברים, כמו ויסות חום או תצוגה, ועדיין אין תשובה סופית.
בין הדימטרודון לבין הדינוזאורים הראשונים עברה ההכחדה הגדולה ביותר בתולדות כדור הארץ, בסוף תקופת הפרם. היא העלימה את רוב היצורים של אותו עולם, ופינתה את הבמה לזוחלים חדשים — ובהם הדינוזאורים.