Severní Karolína má smíšenou geologickou historii: před asi 600 až 250 miliony let tento stát (a mnohem více toho, co by se stalo jihovýchodní Spojené státy) byl ponořen pod mělkým vodním tokem a stejná situace platila pro hodně z Mesozoic a Cenozoic Eras. (Bylo to pouze během roku Triasové období pozemského života v Severní Karolíně měl na to rozmach delší dobu.) To však neznamená, že Severní Karolína byla zcela bez dinosaurů a prehistorického života.
Hypsibema žil pozdě Křídový období, jeden ze vzácných úseků času, kdy byla většina Severní Karolíny nad vodou. Je to oficiální státní dinosaurus Missouri, ale fosílie Hypsibema byly objeveny také v Severní Karolíně. Bohužel, tohle hadrosaur (dinosaurus účtovaný za kachnu) je to, co paleontologové nazývají nomen dubium: byl to pravděpodobně jedinec nebo druh již jmenovaného dinosaura, a tak si nezaslouží svůj vlastní rod.
Oznámeno světu v roce 2015, Carnufex (Řek pro "řezníka") je jedním z prvních identifikovaných krokodýlů - rodina prehistorických plazů, která se během středu odchýlila od archosaurů
Triassic období a vedl k moderním krokodýlům - a asi 10 stop dlouhý a 500 liber, určitě jeden z největších. Vzhledem k tomu, že dinosauři se ještě museli dostat do střední triasy v Severní Americe ze svého předchůdce v Jižní Americe, může být Carnufex dobře dravým vrcholem Severní Karolíny!Ne docela dinosaurus, a ne úplně prehistorický krokodýl (navzdory „suchu“ ve svém názvu) byl Postosuchus půlnoční tunou archosaur které se koncem roku široce pohybovaly po celé Severní Americe Triassic doba. (Byla to populace archosaurů, která vytvořila první dinosaury v Jižní Americe před asi 230 miliony let.) Nový druh Postosuchus, P. alisonae, byl objeven v Severní Karolíně v roce 1992; kupodivu všechny ostatní známé vzorky Postosuchu byly objeveny mnohem dále na západ, v Texasu, Arizoně a Novém Mexiku.
Rozptýlené zbytky Eoceta, „velryby za úsvitu“, byly objeveny v Severní Karolíně na konci 90. let. Tohle brzy Eocene velryba, která žila asi před 44 miliony let, měla základní ruce a nohy, snímek z raných fází evoluce velryb předtím, než se tito semikvodní živočichové přizpůsobili plně vodní existenci. O Eocetovi bohužel není známo mnoho ve srovnání s jinými předky velryb, jako jsou zhruba současní Pakicetus z indického subkontinentu.
Blízký příbuzný Postosuchuse, Zatomus byl jmenován v střední-19. Století slavným paleontologem Edward Drinker Cope. Technicky byl Zatomus archaurem „rauisuchiánů“; objev pouze jediného fosilního vzorku v Severní Karolíně však znamená, že je to pravděpodobně nomen dubium (tj. vzorek již existujícího rodu archosaurů). Přesto však končí klasifikace, Zatomus byl pravděpodobně blízkým příbuzným známého archosaura, Batrachotomus.
Severní Karolína se může pochlubit některými z nejstarších geologických formací ve Spojených státech, z nichž některé sahají do období předCambrian (před více než 550 miliony let), kdy byl téměř celý život na Zemi omezen na oceány. Tajemný Pteridinium, stejně jako mnoho tak zvaných „ediacaranů“, bylo stvoření podobné trilobitům, které pravděpodobně žilo na dně mělkých lagun; paleontologové si nejsou jisti, jak se tento bezobratlý pohnul nebo co to snědl.