从十九世纪开始，恐龙化石便以极快的速度在世界各地被发现。据不完全统计，到目前为止，世界范围内所发现的恐龙属种大约有1100多个，这1100多个属种分布在我们已知的所有大陆上。
北美洲
大部分的恐龙化石都是在北美洲发掘出来的，北美洲恐龙分布密集，多为巨大的种类，绝大多数的恐龙科目北美洲都有。北美洲的化石主要分布于中西部多岩的“荒地”，这些地方包括加拿大的艾伯塔省和美国的蒙大拿州、怀俄明州、犹他州、科罗多拉州和亚利桑那州。其中艾伯塔省境内的雷德迪尔河沿岸地区是一个大面积蕴藏无数化石的地方，该地已成为省级恐龙公园。大多数人们熟知的恐龙化石都是在北美洲发现的，这些恐龙包括剑龙、梁龙、霸王龙和三角龙。但是北美洲缺乏侏罗纪早期的恐龙。
南美洲
近30年来许多最重要的恐龙化石都是在南美洲发现的。南美洲大陆从北到南，从哥伦比亚、秘鲁、智利、巴西、乌拉圭到阿根廷，均发现了恐龙化石。大多数的南美洲恐龙化石是在阿根廷的高地草原和巴西的南部、半沙漠地区以及低矮的丛林地带发现的。南美洲虽然极为缺乏侏罗纪时期的恐龙，但三叠纪时期的恐龙却十分丰富，最早的恐龙就生存于此。白垩纪时期因有一些恐龙迁入此地，恐龙的种群有所发展，多为大型肉食性恐龙和蜥脚类恐龙，缺少鸭嘴龙。著名的有南方巨兽龙、马普龙、黑瑞龙、索他龙。
欧洲
由于欧洲在中生代是一片浅海，较为缺乏化石，化石数量在白垩纪时期才略有增加，主要是植食性恐龙。首批被发现并得以正式命名的恐龙的化石是在英国发现的，著名的有禽龙、巨齿龙等。英国南部的怀特岛是许多恐龙化石的发现地，为此许多人把它叫做“恐龙岛”。
非洲
非洲地区的恐龙分布零散，化石保存不甚精美，但各年代的都有。非洲和其它发现恐龙化石的地方一样，化石最容易在多岩的、光秃秃的土壤中被找到。在非洲，恐龙化石的首次大发现是在1907年，地点是现今东非坦桑尼亚的腾达古卢，在那里发现的恐龙有巨大的蜥脚类恐龙腕龙、体型娇小的叉龙以及长得像剑龙的钉状龙。1908年～1912年在腾达古卢的化石搜寻过程中，超过250000公斤的骨头化石和岩石被运送到65公里距离外的最近港口，然后再转运到德国。
戈壁沙漠
戈壁沙漠包括中国的北部地区和蒙古国南部的大部分地区。在恐龙时代，这是一片长满灌木丛和散布着大树的土地，戈壁沙漠的化石发现大多远离城镇。戈壁沙漠的气温让人不堪忍受，夏天和冬天的温差可达到80℃，尽管气候条件恶劣，但戈壁沙漠仍然是世界上寻找恐龙化石时最令人激动的地区之一。1922年～1925年间，人们为了搜寻早期人类的化石对戈壁沙漠进行了首次的远征，却意外地发现了一些惊人的恐龙化石，还首次发现了恐龙蛋化石。在1946年和1948年～1949年间，前苏联在对戈壁沙漠化石的搜寻中发现了巨大的肉食性恐龙和新类型的披盔甲的恐龙。
亚洲
数百种恐龙化石在亚洲大陆被发现，并以保存精美而著称。在亚洲，到目前为止所发现的大多数恐龙化石都是位于中国和中亚的戈壁沙漠；有些恐龙化石是在印度发现的。
中国
在中国，首批受到系统研究的恐龙化石在20世纪30年代被发掘。由于种种原因，在过去很长的一段时间里，其他国家的古生物学家对在中国所发现的许多恐龙化石的情况几乎是一无所知。20世纪80年代以来，中国几乎每个省份都发现过恐龙化石，这一事实震惊了全球的古生物学家。另外，中国最重要的发现之一就是恐龙蛋，中国的恐龙蛋总数占世界的80%。在世界所有的国家中，或许只有美国的恐龙化石要比中国多。许多近年来在中国发现的化石都是身上长有羽毛的恐龙化石，这为鸟类起源于恐龙的理论提供了充分的证据。中国发现的一些较为著名的恐龙包括马门溪龙、特暴龙、鹦鹉嘴龙和沱江龙。
澳大利亚
在过去的40年中，一些最令人激动的恐龙化石的发现都出自于澳大利亚。在昆士兰的温顿附近，人们所发现的3300多个恐龙的脚印表明，曾经约有130只恐龙从此地经过。如今，澳大利亚一处新的恐龙发掘场是“恐龙湾”，位于维多利亚墨尔本附近的海岸。“恐龙湾”是个很难到达的地方，许多恐龙化石都埋藏在陡峭悬崖中坚硬的岩石里，而悬崖的下面就是惊涛骇浪的大海。