Северна Каролина има смесена геоложка история: от преди около 600 до 250 милиона години този щат (и още много от това, което би станало югоизточна САЩ) беше потопена под плитко водно тяло и същата ситуация беше за голяма част от мезозоя и кайнозоя Епохи. (Това беше само по време на Триасен период, който наземният живот в Северна Каролина има продължително време да процъфтява.) Това обаче не означава, че Северна Каролина е била изцяло лишена от динозаври и праисторически живот.
Хипсибемата е живяла през късното варовит период, един от редките участъци от времето, когато по-голямата част от Северна Каролина беше над водата. Това е официалният държавен динозавър в Мисури, но вкаменелости на Hypsibema са открити и в Северна Каролина. За съжаление, това hadrosaur (динозавър с патица) е това, което палеонтолозите наричат nomen dubium: вероятно е индивид или вид на вече наречен динозавър и по този начин не заслужава своя собствен род.
Обявен за света през 2015 г., Carnufex (На гръцки за "касапин") е един от най-ранните идентифицирани крокодиломорфи - семейството на праисторически влечуги, които се разминават с архозаври по средата
триас период и доведе до съвременни крокодили - и с дължина около 10 фута и 500 паунда, със сигурност един от най-големите. Тъй като динозаврите все още не са успели да стигнат до средна триасна Северна Америка от родоначалното местообитание в Южна Америка, Карнуфекс може би е бил върховият хищник на Северна Каролина!Не съвсем динозавър и не съвсем праисторически крокодил (въпреки името „сутус“ в името си), Постосух е бил многокрак, полутон archosaur които варират в цяла Северна Америка през края триас Период. (Това беше популация от архозаври, които породиха първите динозаври в Южна Америка, преди около 230 милиона години.) Нов вид Postosuchus, т.е. P. alisonae, е открит в Северна Каролина през 1992 г.; колкото и да е странно, всички останали известни екземпляри на Постосух са открити много по-далеч на запад, в Тексас, Аризона и Ню Мексико.
Разпръснатите останки на Еоцет, „кит на зората“, са открити в Северна Каролина в края на 90-те години. Това рано еоцен кит, живял преди около 44 милиона години, притежавал рудиментарни ръце и крака, снимка от ранните етапи на еволюция на китовете преди тези полуводни бозайници се бяха приспособили към напълно водно съществуване. За съжаление не се знае много за Eocetus в сравнение с други предшественици на ранния кит, като грубо съвременен Pakicetus от Индийския субконтинент.
Близък роднина на Постосух, Затомът е наречен в средата на 19 век от известния палеонтолог Edward Drinker Cope. Технически Затомус е бил "рауизуански" архозавър; откриването на само един изкопаем екземпляр в Северна Каролина означава, че вероятно е а nomen dubium (тоест екземпляр от вече съществуващ род архозаври). Въпреки това, че се окаже класифициран, Затомус вероятно е бил близък роднина на по-известен архозавър, Batrachotomus.
Северна Каролина може да се похвали с едни от най-старите геоложки формации в Съединените щати, някои датирани от преди-валийски времена (преди повече от 550 милиона години), когато почти целия живот на земята е бил ограничен до океаните. Мистериозният Pteridinium, подобно на много т. Нар. "Едиакарани", е създание, подобно на трилобит, което вероятно е живяло в дъното на плитки лагуни; палеонтолозите не са сигурни как се е движил този безгръбначен или дори какво е ял.