Dimetrodon, Permiyen döneminin ilk kısmından (yaklaşık 295-272 milyon yıl önce) bir pelycosaur (erken Synapsida) idi.
Dimetrodon dört ayak üzerinde yürüyordu ve uzun, kavisli bir kafatası ile çeneleri boyunca dizilmiş farklı boyutlarda büyük dişleri vardı. Fosillerin çoğu Amerika Birleşik Devletleri'nin güneybatısında, Teksas ve Oklahoma'daki kırmızı yataklarda bulunmuştur. Dimetrodon'un bilinen en büyük türü 4,6 metre (15 ft) ile D. angelensis, en küçüğü ise 60 santimetre (24 inç) ile D. teutonis'tir.
Dimetrodon bir etoburdu, muhtemelen çevresindeki en büyük yırtıcıydı. Ana özelliği, sırtında omurlardan yukarı doğru uzanan uzun dikenlerden oluşan büyük yelkendir. Dikenler deriyle birleşirdi. Paleontologların genel görüşü, bunun bir ısı düzenleme aracı olduğu yönündedir. Buna göre hayvan sabahın erken saatlerinde kendini Güneş'e doğru çevirerek ısınabilir ve daha sonra gölgede serinleyebilir ya da vücudunun daha az güneş ışığı almasını sağlayabilirdi. Evrimin bu aşamasında hiçbir kara hayvanı homoiotherm değildi. Yelken büyük olasılıkla cinsel ya da bölgesel işaretleşme için de kullanılıyordu. Bu durumda deri renkli olurdu. Bu elbette bir varsayımdır, ancak hayvanın en sıra dışı özelliğini anlamlandırmaktadır.
Evrimsel açıdan Dimetrodon, sonunda memelilerin ortaya çıkmasına neden olan bir kara hayvanı soyu olan bir sinapsid idi. Doğrudan soy hattı üzerinde değildi, ancak Permiyen sinapsidlerinin tipik evrimsel derecesinin iyi bir örneğiydi.
