Észak-Karolinának vegyes geológiai története volt: körülbelül 600 és 250 millió évvel ezelőtt ez az állam (és még sok más, ami a az Egyesült Államok délkeleti részén) egy sekély víztest alá merültek, és ugyanez a helyzet állt fenn a mezozói és cenozoikus térségek nagy részén is. Korok. (Csak a A triász időszak, amely a földi élet Észak-Karolinában hosszabb ideig volt virágzása.) Ez azonban nem jelenti azt, hogy Észak-Karolina teljesen elmaradt a dinoszauruszoktól és az őskori életétől.
A Hypsibema későn élt Krétaszerű időszak, az egyik ritka szakasz, amikor Észak-Karolina legnagyobb része víz felett volt. Ez a Missouri hivatalos állami dinoszaurusza, de a kövületei Hypsibema Észak-Karolinában is felfedezték. Sajnos, ez hadrosaurida (kacsaszámlájú dinoszaurusz) az, amit paleontológusok hívnak a név dubium: valószínűleg egy már elnevezett dinoszaurusz egyed vagy faj volt, ezért nem érdemel saját nemzetségét.
2015-ben bejelentették a világnak, Carnufex (Görögül a „mészáros”) az egyik legkorábban azonosított krokodilmorf - az őskori hüllők családja, amely a középső szakaszban elkülönült a régészetből
triász időszakban, és a modern krokodilokhoz vezetett - és körülbelül 10 méter hosszú és 500 fontnál, minden bizonnyal az egyik legnagyobb. Mivel a dinoszauruszoknak még nem kellett az ősi dél-amerikai élőhelyükről Észak-Amerika középső részén eljutniuk, a Carnufex valószínűleg Észak-Karolina csúcsragadozója volt!Nem egészen egy dinoszaurusz, és nem egészen a őskori krokodil (annak ellenére, hogy a neve "suchus"), a Postosuchus féllábú volt archosaurus amely széles körben elterjedt Észak-Amerikában a késő során triász időszak. (Az archosauruszok egy populációja hozta létre az első dinoszauruszokat, Dél-Amerikában, körülbelül 230 millió évvel ezelőtt.) Egy új Postosuchus faj, P. alisonae, 1992-ben fedezték fel Észak-Karolinában; Különös módon az összes többi ismert Postosuchus példányt sokkal távolabb nyugatra, Texas-ban, Arizonában és Új-Mexikóban fedezték fel.
Az Eocetus, a "hajnalban" szétszórt maradványait Észak-Karolinában fedezték fel az 1990-es évek végén. Ez korán eocén A bálna, amely körülbelül 44 millió évvel ezelőtt élt, kezdeti karokkal és lábakkal rendelkezik, a pillanatkép a bálna evolúció mielőtt ezek a félvízi emlősök alkalmazkodtak volna a teljes vízi létezéshez. Sajnos az Eocetusról nem sokat tudnak más korai bálnaölőkhöz képest, mint például a durván kortársak pakicetus az indiai szubkontinensen.
A Postosuchus közeli hozzátartozóját, a Zatomus-t a 19. század közepén a híres paleontológus nevezte el Edward Drinker Cope. Technikailag a Zatomus "rauisuchian" archosaur; azonban egyetlen fosszilis példány felfedezése Észak-Karolinában azt jelenti, hogy valószínűleg ez egy név dubium (vagyis egy már létező archosaur nemzetség példánya). Azonban befejeződött a besorolása, Zatomus valószínűleg közismert rokona volt egy legismertebb archosaurusznak, Batrachotomus.
Észak-Karolina az Egyesült Államok egyes legrégebbi geológiai képződményeivel büszkélkedhet, némelyek a korábbiwalesi időkben (több mint 550 millió évvel ezelőtt), amikor a földi élet nagyjából az óceánokra korlátozódott. A titokzatos Pteridinium, mint sok úgynevezett "ediacaran", egy trilobitszerű lény, amely valószínűleg a sekély lagúnák alján élt; A paleontológusok nem tudják, hogy ez a gerinctelen hogyan mozog, vagy akár mit is evett.