La Caroline du Nord a eu une histoire géologique mixte: il y a environ 600 à 250 millions d'années, cet état (et bien d'autres choses qui deviendraient le sud-est des États-Unis) a été submergé sous une étendue d'eau peu profonde, et la même situation s'est maintenue pour une grande partie du Mésozoïque et du Cénozoïque Époques. (Ce n'est que pendant la Période du Trias que la vie terrestre en Caroline du Nord avait un temps prolongé pour s'épanouir.) Cependant, cela ne signifie pas que la Caroline du Nord était entièrement privée de dinosaures et de la vie préhistorique.
Hypsibema a vécu à la fin Crétacé période, l'une des rares périodes de temps où la plupart de la Caroline du Nord était au-dessus de l'eau. C'est le dinosaure d'État officiel du Missouri, mais les fossiles de Hypsibema ont également été découverts en Caroline du Nord. Malheureusement, cela hadrosaur (dinosaure à bec de canard) est ce que les paléontologues appellent nomen dubium: il s'agissait probablement d'un individu ou d'une espèce d'un dinosaure déjà nommé, et ne mérite donc pas son propre genre.
Annoncé au monde en 2015, Carnufex (Grec pour "boucher") est l'un des premiers crocodylomorphes identifiés - la famille des reptiles préhistoriques qui ont divergé des archosaures au milieu Trias période et conduit à des crocodiles modernes - et à environ 10 pieds de long et 500 livres, certainement l'un des plus grands. Comme les dinosaures n'avaient pas encore réussi à atteindre le Trias moyen de l'Amérique du Nord à partir de leur habitat ancestral sud-américain, Carnufex pourrait bien être le prédateur de l'apex de la Caroline du Nord!
Pas tout à fait un dinosaure, et pas tout à fait un crocodile préhistorique (malgré le "suchus" dans son nom), Postosuchus était un demi-ton archosaure qui a varié largement à travers l'Amérique du Nord à la fin Trias période. (C'est une population d'archosaures qui a engendré les tout premiers dinosaures, en Amérique du Sud, il y a environ 230 millions d'années.) Une nouvelle espèce de Postosuchus, P. alisonae, a été découverte en Caroline du Nord en 1992; curieusement, tous les autres spécimens connus de Postosuchus ont été mis au jour beaucoup plus à l'ouest, au Texas, en Arizona et au Nouveau-Mexique.
Les restes épars d'Eocetus, la «baleine de l'aube», ont été découverts en Caroline du Nord à la fin des années 1990. Si tôt Éocène baleine, qui vivait il y a environ 44 millions d'années, possédait des bras et des jambes rudimentaires, un instantané des évolution des baleines avant que ces mammifères semi-aquatiques ne se soient adaptés à une existence entièrement aquatique. Malheureusement, on ne sait pas grand-chose sur Eocetus par rapport aux autres ancêtres des baleines, comme le Pakicetus du sous-continent indien.
Un proche parent de Postosuchus, Zatomus a été nommé au milieu du 19e siècle par le célèbre paléontologue Edward Drinker Cope. Techniquement, Zatomus était un archosaure "rauisuchien"; cependant, la découverte d'un seul spécimen fossile en Caroline du Nord signifie que c'est probablement un nomen dubium (c'est-à-dire un spécimen d'un genre d'archosaure déjà existant). Cependant, il finit par être classé, Zatomus était probablement un proche parent d'un archosaure plus connu, Batrachotomus.
La Caroline du Nord possède certaines des plus anciennes formations géologiques des États-Unis, certaines remontant àCambrien fois (il y a plus de 550 millions d'années) où presque toute la vie sur terre était confinée aux océans. Le mystérieux Pteridinium, comme de nombreux soi-disant «ediacarans», était une créature semblable à un trilobite qui vivait probablement au fond de lagunes peu profondes; les paléontologues ne savent pas comment cet invertébré s'est déplacé ni même ce qu'il a mangé.