Severná Karolína má zmiešanú geologickú históriu: asi pred 600 až 250 miliónmi rokov tento štát (a oveľa viac toho, čo by sa stalo juhovýchodné Spojené štáty americké) bola ponorená pod plytkým tokom vody a rovnaká situácia platila pre väčšinu mezozoika a cenozoika. Éry. (Bolo to iba počas roka 2007) Triasové obdobie pozemského života v Severnej Karolíne mal na to dlhší čas.) To však neznamená, že Severná Karolína bola úplne bez dinosaurov a prehistorického života.
Hypsibema žila neskoro kriedový obdobie, jeden z mála období, keď bola väčšina Severnej Karolíny nad vodou. Je to oficiálny štátny dinosaurus Missouri, ale fosílie Hypsibema boli objavené aj v Severnej Karolíne. Bohužiaľ, toto hadrosaury (dinosaurus účtovaný za kačicu) je to, čo paleontológovia nazývajú nomen dubium: bol to pravdepodobne jednotlivec alebo druh už pomenovaného dinosaura, a preto si nezaslúži svoj vlastný rod.
Oznámené svetu v roku 2015, Carnufex (Gréčtina pre mäsiara) je jedným z prvých identifikovaných krokodýlov - rodiny prehistorických plazov, ktoré sa v polovici odchýlili od archosaurov
trias obdobie a viedlo k moderným krokodílom - a na asi 10 stôp dlhá a 500 libier, určite jeden z najväčších. Keďže dinosaury sa ešte museli dostať do strednej triasovej Severnej Ameriky zo svojho pôvodného juhoamerického biotopu, mohol byť Carnufex pravdepodobne predátorom vrcholu v Severnej Karolíne!Nie celkom dinosaurus a nie celkom prehistorický krokodíl (napriek svojmu názvu „suchus“) bol Postosuchus poltónovou nohou archosauria ktoré sa koncom roka značne pohybovali po celej Severnej Amerike trias obdobie. (Bola to populácia archosaurov, ktorá splodila prvých dinosaurov v Južnej Amerike asi pred 230 miliónmi rokov.) Nový druh Postosuchus, P. alisonae, bola objavená v Severnej Karolíne v roku 1992; napodiv všetky ostatné známe exempláre Postosuchu boli objavené oveľa ďalej na západ, v Texase, Arizone a Novom Mexiku.
Na konci 90. rokov boli v Severnej Karolíne objavené rozptýlené zvyšky Eoceta, „veľryby úsvitu“. Toto skoro Eocén veľryba, ktorá žila asi pred 44 miliónmi rokov, mala základné ruky a nohy, snímka počiatočných fáz evolúcia veľrýb pred tým, ako sa tieto semi-vodné cicavce prispôsobili úplnej vodnej existencii. Bohužiaľ, o Eocete nie je veľa známe v porovnaní s inými predchodcami veľryb, ako sú zhruba súčasníci pakicetus z indického subkontinentu.
Blízky príbuzný Postosuchu bol v polovici 19. storočia pomenovaný Zatomus známym paleontológom Edward Drinker Cope. Technicky bol Zatomus archaurom „rauisuchovcov“; objav len jediného fosílneho exemplára v Severnej Karolíne však znamená, že je to pravdepodobne nomen dubium (tj vzor už existujúceho rodu archosaurov). Napriek tomu, že sa končí klasifikáciou, Zatomus bol pravdepodobne blízkym príbuzným známeho archosaura, Batrachotomus.
Severná Karolína sa môže pochváliť niektorými z najstarších geologických útvarov v Spojených štátoch, niektoré siahajú až do obdobia predCambrian (pred viac ako 550 miliónmi rokov), keď sa takmer celý život na Zemi obmedzoval na oceány. Tajomný Pteridinium, podobne ako mnoho takzvaných „ediacaranov“, bolo tvorom podobným trilobitom, ktorý pravdepodobne žil na dne plytkých lagún; paleontológovia si nie sú istí, ako sa tento bezstavovce pohyboval alebo čo jedol.