既然恐龙是地质历史时期的动物，那么它所生存的年代当然也就属于地质年代了。通常我们所说的地质年代，是指距今46亿年的地球形成初期至旧石器时代末期这段时间。
地质年代的单位不用我们今天生活中运用的年、月、日来表示，而是以百万年为时间单位。比如人类在地球上出现的时间约为300万年，我们听起来已是十分长久，但在地质史上，却是十分短暂的“瞬间”。
由于恐龙出现的时间比人类出现的时间要早得多，所以最起码得用几千万年，甚至亿年为单位来表述。
通常表达地质历史有两种方式，一是相对地质年代，相当于历史教科书中的唐、宋、元、明、清各朝代；二是绝对地质年代，相当于公元某某年。因为绝对地质年代主要是依据地层中的矿物内放射性同位素的含量计算出来的，所以又称为同位素地质年代。
确定相对地质年代的主要依据是生物演化的历史，这是因为生物演化必定遵循以下几条规律：（1）由低级向高级发展；（2）上述演化的途径不可能逆转，也就是说高等生物不可能再返回到低等生物；（3）各类生物在演化过程中，既有连续性，又有阶段性。正因为有这些规律，生物界的历史才有相对的时间次序。不同时期的生物死亡以后，或多或少的会保存在不同时期形成的地层里并变成化石。这样，古生物学家就能从化石中发现它们所处时代的关系。一位有经验的古生物学家一旦在野外采获到“标准化石”，当场就能说出这些化石和所在地层的相对地质年代。例如梁龙、雷龙见于侏罗纪，霸王龙属晚白垩纪等等。
绝对地质年代或同位素地质年代的判断，主要是根据地层的岩石中某些矿物质的特点。这些矿物质具有放射性，古生物学家用测定同位素含量的方法测定它们的变化情况，就可以知道它们在地下已经埋藏了多少年。比如说，地球上第一次生命大爆炸的时间距今约5.7亿年，恐龙灭绝的时间距今约6500万年，霸王龙在世的时间距今约8000万年等，这些数字就是用测定同位素方法测定出来的。