North Carolina memiliki sejarah geologi yang beragam: dari sekitar 600 hingga 250 juta tahun yang lalu, negara bagian ini (dan banyak lagi yang akan menjadi... tenggara Amerika Serikat) tenggelam di bawah genangan air yang dangkal, dan situasi yang sama terjadi pada sebagian besar Mesozoikum dan Kenozoikum Era. (Itu hanya selama Masa trias kehidupan terestrial di North Carolina memiliki jumlah waktu yang lama untuk berkembang.) Namun, ini tidak berarti North Carolina sepenuhnya kehilangan dinosaurus dan kehidupan prasejarah.
Hypsibema hidup pada masa-masa akhir Kapur periode, salah satu rentang waktu yang langka ketika sebagian besar North Carolina berada di atas air. Ini adalah dinosaurus resmi negara bagian Missouri, tetapi fosil Hypsibema telah ditemukan di North Carolina juga. Sayangnya ini hadrosauria (Dinosaurus paruh bebek) adalah apa yang disebut paleontologis a nomen dubium: itu mungkin individu atau spesies dari dinosaurus yang sudah bernama, dan karenanya tidak pantas genusnya sendiri.
Diumumkan ke dunia pada tahun 2015, Carnufex (Bahasa Yunani untuk "tukang daging") adalah salah satu crocodylomorph yang paling awal diidentifikasi - keluarga reptil prasejarah yang menyimpang dari archosauria selama pertengahan Trias periode dan menyebabkan buaya modern - dan sekitar 10 kaki panjang dan 500 pound, tentu salah satu yang terbesar. Karena dinosaurus belum berhasil mencapai Trias Amerika Utara dari habitat leluhurnya di Amerika Selatan, Carnufex mungkin merupakan predator puncak Carolina Utara!
Bukan dinosaurus, dan bukan dinosaurus buaya prasejarah (terlepas dari "suchus" dalam namanya), Postosuchus berkaki setengah ton archosaur yang tersebar luas di seluruh Amerika Utara selama akhir Trias Titik. (Itu adalah populasi archosaurus yang menelurkan dinosaurus pertama, di Amerika Selatan, sekitar 230 juta tahun yang lalu.) Spesies Postosuchus baru, P. Alonaona, ditemukan di North Carolina pada tahun 1992; anehnya, semua spesimen Postosuchus yang dikenal lainnya telah digali lebih jauh ke barat, di Texas, Arizona, dan New Mexico.
Sisa-sisa Eocetus yang tersebar, "paus fajar," ditemukan di North Carolina pada akhir 1990-an. Awal ini Eosen Paus, yang hidup sekitar 44 juta tahun yang lalu, memiliki lengan dan kaki yang belum sempurna, potret dari tahap awal evolusi paus sebelum mamalia semi-akuatik ini beradaptasi dengan keberadaan yang sepenuhnya akuatik. Sayangnya, tidak banyak yang diketahui tentang Eocetus dibandingkan dengan leluhur paus awal lainnya, seperti yang kira-kira kontemporer Pakicetus dari anak benua India.
Kerabat dekat Postosuchus, Zatomus dinamai pada pertengahan abad ke-19 oleh ahli paleontologi terkenal Edward Drinker Cope. Secara teknis, Zatomus adalah archosaur "rauisuchian"; Namun, penemuan hanya satu spesimen fosil di North Carolina berarti bahwa itu mungkin a nomen dubium (Yaitu, spesimen dari genus archosaur yang sudah ada). Namun akhirnya diklasifikasikan, Zatomus mungkin kerabat dekat archosaur yang lebih terkenal, Batrachotomus.
North Carolina membanggakan beberapa formasi geologi tertua di Amerika Serikat, beberapa berasal dari masa sebelumCambrian kali (lebih dari 550 juta tahun yang lalu) ketika hampir semua kehidupan di bumi terbatas pada lautan. Pteridinium yang misterius, seperti banyak yang disebut "ediacaran," adalah makhluk mirip trilobita yang mungkin hidup di dasar laguna yang dangkal; ahli paleontologi tidak yakin bagaimana invertebrata ini bergerak atau bahkan apa yang dimakannya.