最早的恐龙已有某些会引起温血动物争议的特征，尤其是直立的四肢。恐龙演化成温血动物的最可能过程与原因有：
它们的最近直系祖先－原始主龙类是冷血动物，而恐龙在很早的阶段就已演化成温血动物。这个理论显示恐龙在少于2,000万年内迅速演化成温血动物。但哺乳类的祖先合弓纲演化成温血动物的途径，开始于二叠纪中期演化出次生颚，[86]最后在侏罗纪中期演化出毛发，过程至少是恐龙的两倍以上。（目前已知最明确的最早毛发证据是獭形狸尾兽，生存于侏㑩纪中期，约1亿6400万年前。[87][88]在1950年代，有科学家提出三叠纪早期的犬齿兽类可能已具有毛发，例如三尖叉齿兽。[89][90]但用来判断毛发所在的口鼻部小孔，在这些犬齿兽类身上很不明确；再者，少数现存爬行动物也有类似的小孔。[91][92]）
恐龙的最近直系祖先－原始主龙类是接近温血的动物，恐龙再依根据此而演化至温血动物。这个理论有两个问题：第一，主龙类的早期演化过程仍不清楚，早三叠纪已发现大量的主龙类，但晚二叠纪的主龙类目前只发现主龙与原龙两个物种；第二，鳄鱼的演化出现稍早于恐龙，也是目前仅次于鸟类的恐龙近亲，但鳄鱼却是冷血动物。
现代鳄鱼是冷血动物，但拥有一些与温血动物相关的特征，因为它们的促进氧气供给方式：[93]
2个心室与2个心房。哺乳类与鸟类也有2个心室与2个心房。非鳄鱼的爬行动物的心脏有3个心房心室，这样比较没有效率，因为这样会将含氧血液与缺氧血液混合在一起，因此会将部分缺氧血液送至身体各处，而非送到肺脏。现代鳄鱼虽然拥有四腔室心脏，但与身体相比比例较小，并且与现代哺乳类与鸟类相比，血压较低。它们也拥有分导管，可让它们位在水面下时，以三腔室心脏运作，以储存氧气。[94]
横隔膜，可协助呼吸。
次生颚，可允许动物在进食时可以同时呼吸。
肝瓣，是肺脏的呼吸推动装置。与哺乳类与鸟类的肺脏推动装置不同，但根据某些研究人员宣称，较为类似某些恐龙。[20][22]
陆鳄是种非常小型、行动敏捷的鳄形类，生存于三叠纪晚期。在1980年代晚期，有些科学家提出鳄鱼最初为活耀、温血的掠食者，而它们的主龙类祖先也是温血动物。[72][93]研究显示鳄鱼的胚胎具有四腔室心脏，成长后改变为三腔室心脏，以适应水中环境。这些研究人员根据胚胎重演律，它们提出最初的鳄鱼具有四腔室心脏，因此它们为温血动物，而后来的鳄鱼发展出旁管，重新成为冷血动物，以及水底中的伏击掠食者。[95][96]
近年，科学家研究主龙类的骨头结构与成长率的关系，提出早期的主龙类有相当高的代谢率，而三叠纪的鳄鱼祖先的代谢率下降，回复成典型的爬行动物代谢率。[62]
如果最初的鳄鱼、以及其他的镶嵌踝类主龙都是温血动物，主龙类与哺乳类演化至温血动物的所需时间相当接近。这样可以解决一些演化的谜题：
最早期的鳄类，例如陆鳄，是种纤细、长腿的陆地掠食者，生活方式可能相当活跃，这样需要非常快速的新陈代谢。
其他的镶嵌踝类主龙似乎拥有直立的四肢，例如劳氏鳄目。直立的四肢有益于活跃的动物，可让它们快速运动时，可以同时呼吸；但不利于缓慢的动物，因为身体站立或趴下时将消耗能量。[
