I loro scarsi ma significativi resti fossili sono stati rinvenuti soprattutto in Sud Africa, in Sud America e in Cina, e sono datati fra la fine del Triassico e l’inizio del Giurassico, intorno a 195 milioni di anni fa.
Gli eterodontosauridi sono i primi dinosauri ornitischi: bipedi facoltativi, erbivori, avevano piccole dimensioni e superavano solo raramente la lunghezza di un metro.
La loro ricostruzione, data la scarsità dei reperti, è ancora relativamente incerta: struttura leggera, collo e coda notevolmente lunghi e mobili, zampe posteriori più lunghe di quelle anteriori, essi impiegavano probabilmente le zampe anteriori per raspare nel terreno in cerca di cibo e per portarlo poi alla bocca con le zampe anteriori. È probabile che si spostassero lentamente, appoggiandosi su quattro zampe, e che fossero in grado di darsi a una fuga precipitosa con lunghi balzi, o sollevandosi sulle sole zampe posteriori e correndo veloci. Forse erano anche ottimi arrampicatori, e potevano rifugiarsi su alberi e rocce impervie nel caso venissero minacciati da un predatore. La caratteristica che più li contraddistingue, è indubbiamente la forma dei denti: pur essendo prevalentemente quella tipica di un erbivoro, infatti, un eterodontosauride aveva anche due lunghe zanne, tipiche della dentatura da carnivoro. Per questa caratteristica, che viene sottolineata nel nome che è stato scelto per identificare tutta la famiglia (letteralmente "sauri dai denti eterogenei"), potrebbero essere considerati anche mammiferi; la struttura del cranio rivela invece la loro chiara e indubitabile natura di rettili. Essi sono infatti chiaramente arcosauri diapsidi, con un osso predentale nella mandibola che consente la loro sicura catalogazione. Attualmente si ritiene che le zanne fossero un carattere sessuale secondario tipico dei maschi, e che non avessero funzioni particolari nella masticazione, proprio come succede oggi in alcune specie di piccoli cervidi asiatici.
Gli eterodontosauridi avevano anche tasche guanciali: una caratteristica che suggerisce come essi dovessero essere erbivori particolarmente efficienti e, forse, specializzati nel nutrirsi di particolari vegetali. Proprio su questa osservazione si basa l’ipotesi, giudicata attualmente la più attendibile, circa la loro rapida estinzione: si pensa infatti che la loro dieta consistesse esclusivamente in un particolare tipo di piante che, alla fine del Triassico, scomparve per i cambiamenti climatici in atto. Gli eterodontosauridi sarebbero dunque morti di fame.

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