Le Petrolacosaurus était un petit animal de 40 centimètres de long, la plus ancienne diapside connue. Il a vécu pendant la dernière période du Carbonifère. Les strates où il a été trouvé au Kansas sont d'âge Pennsylvanien, environ 302 millions d'années.
Son régime était probablement composé de petits insectes. Le Petrolacosaurus avait des dents de taille secondaire caractéristiques, semblables à celles des chiens, un trait que l'on retrouve principalement chez les thérapeutes, et plus tard chez les mammifères. Ses fossiles ont été trouvés dans le Kansas, aux États-Unis.
Le Petrolacosaurus était trop dérivé pour être l'ancêtre de toutes les formes modernes. En fait, c'était déjà une diapside, avec deux ouvertures de chaque côté du crâne pour ajouter des points d'attache pour les muscles de la mâchoire. Il ne peut donc pas être l'ancêtre d'un synapse, qui ne possède qu'une seule ouverture de ce type. Les synapses ont divergé de l'arbre amniote commun avant les diapsides.
La BBC Television dans Walking with Dinosaurs a fait l'erreur d'en parler comme d'un ancêtre des reptiles et des mammifères.