Selama 500 juta tahun terakhir, Arkansas berganti-ganti antara mantra kering yang diperluas dan mantra basah yang diperpanjang (artinya benar-benar di bawah air); Sayangnya, sebagian besar fosil invertebrata kecil yang ditemukan di negara bagian ini berasal dari periode terendam ini. Yang membuat keadaan menjadi lebih buruk, selama Era Mesozoikum, kondisi geologis di bagian Amerika Utara ini tidak kondusif untuk pembentukan fosil, jadi kami memiliki sedikit bukti untuk dinosaurus. Tapi jangan putus asa: Arkansas prasejarah tidak sepenuhnya tanpa kehidupan prasejarah.
Satu-satunya dinosaurus yang pernah ditemukan di Arkansas, Arkansaurus awalnya diklasifikasikan sebagai spesimen Ornithomimus, dinosaurus "meniru burung" klasik yang menyerupai burung unta. Masalahnya adalah bahwa sedimen di mana Arkansaurus ditemukan (pada 1972) mendahului zaman keemasan Ornithomimus beberapa juta tahun; kemungkinan lain adalah bahwa dinosaurus ini mewakili genus yang sama sekali baru ornithomimid, atau mungkin suatu spesies dari Nedcolbertia yang sama tidak jelasnya.
Nashville Sauropod Trackway, di sebuah tambang gipsum dekat Nashville, Arkansas, telah menghasilkan ribuan jejak kaki dinosaurus, sebagian besar milik mereka sauropoda (pemakan tanaman besar berkaki empat dari almarhum Jurassic periode, ditandai dengan Diplodocus dan Apatosaurus). Jelas, kawanan sauropoda melintasi wilayah Arkansas ini selama migrasi berkala mereka, meninggalkan jejak kaki (mungkin dipisahkan oleh jutaan tahun waktu geologis) hingga dua kaki di diameter.
Sama seperti Arkansaurus adalah dinosaurus paling lengkap yang pernah ditemukan di Arkansas, demikian juga Megalonyx, juga dikenal sebagai Giant Ground Sloth, adalah mamalia prasejarah yang paling lengkap. Klaim ketenaran dari binatang jantan seberat 500 pon ini Pleistosen jamannya adalah bahwa fosil jenisnya (ditemukan di Virginia Barat daripada Arkansas) pada awalnya digambarkan oleh Thomas Jefferson bertahun-tahun sebelum ia menjadi presiden ketiga Amerika Serikat.
Dinamai setelah Ozark Mountains, Ozarcus panjangnya tiga kaki hiu prasejarah dari tengah Karbon periode, sekitar 325 juta tahun yang lalu. Ketika diumumkan kepada dunia, pada bulan April 2015, Ozarcus adalah salah satu hiu leluhur terlengkap yang pernah diidentifikasi di Amerika Utara (tulang rawan tidak terlestarikan dengan baik dalam catatan fosil, sehingga sebagian besar hiu diwakili oleh mereka yang tersebar gigi). Terlebih lagi, Ozarcus tampaknya merupakan "mata rantai yang hilang" yang penting, yang mengadaptasi evolusi hiu selama era Mesozoikum dan Kenozoikum kemudian.
Meskipun Megalonyx adalah mamalia prasejarah paling terkenal dari Arkansas, negara bagian ini adalah rumah bagi semua jenis fauna raksasa selama zaman Pleistosen akhir, sekitar 50.000 tahun yang lalu. Tidak ada spesimen utama yang menghasilkan utama telah ditemukan, tetapi para peneliti telah menggali sisa-sisa yang tersebar mammoth berbulu dan American Mastodons, yang tebal di tanah di seluruh Amerika Utara sampai mereka lenyap tak lama setelah Zaman Es terakhir.