Dimetrodon, (Gattung Dimetrodon), ausgestorbener Verwandter der primitiven Säugetiere, der durch eine große, aufrechte, segelartige Struktur auf dem Rücken gekennzeichnet ist. Dimetrodon lebte vor etwa 286 Millionen bis 270 Millionen Jahren, während der Perm-Periode, und Fossilien des Tieres wurden in Nordamerika gefunden.
Dimetrodon war ein Fleischfresser, der mehr als 3,5 Meter lang wurde und ein großes „Segel“ auf dem Rücken hatte, das möglicherweise der Temperaturregulierung diente. Das Segel wurde vermutlich von verlängerten Wirbelstacheln gebildet, die durch eine Membran verbunden waren, die viele Blutgefäße enthielt. Der Schädel von Dimetrodon war hoch und schmal, und der Bereich vor den Augen war lang. Seine vielen Zähne waren in mehrere Größen differenziert.
Ein ähnliches Segel findet sich bei dem verwandten, aber pflanzenfressenden Edaphosaurus, einem Pflanzenfresser mit kleinerem Kopf und bescheideneren Zähnen. Angesichts der physiologischen Bedeutung der Thermoregulation stellt sich die Frage, warum die verschiedenen Mitglieder der taxonomischen Gruppe von Dimetrodon und Edaphosaurus, Pelycosauria, keine Segel hatten. Pelycosaurier waren keine Dinosaurier und waren in der Tat nicht einmal Reptilien. Obwohl die Pelycosaurier am Ende des Perms ausstarben, ist es wahrscheinlich, dass die Therapsiden, eine Gruppe, zu der später die Säugetiere gehören sollten, von Pelycosauriern abstammten, die Dimetrodon ähnlich waren.