Pelykosaurukset (kreikkalaisesta pelyxistä, joka tarkoittaa “kulhoa” ja sauros, joka tarkoittaa “lisko”) ovat nelijalkaisia, jotka syntyivät myöhäisen hiilen aikana ja kukoistivat varhaispermian aikana, minkä jälkeen heidän jälkeläisensä, therapsidit, korvattiin myöhäispermian aikana. Tämä primitiivinen ryhmä oli maanpäällisen elämän hallitseva muoto noin 40 miljoonan vuoden ajan, 3/5 nisäkkäiden valta-ajan kestosta, ja se oli ensimmäisten kehittyvien amniotien (ei-sammakkoeläinten) joukossa. Se on yksi alkeellisimmista tetrapodien ryhmistä perusjalkojen ja varhaisten sammakkoeläinten jälkeen.
Pelykosaurukset vaihtelivat suuresta rotasta susiin suurempana kuin norsu. Koska ne ovat maanpäällisen elämän hallitseva muoto, he kehittyivät hyödyntämään lukuisia rooleja, kuten kasvissyöjiä, hyönteissyöjiä ja lihansyöjiä. Jotkut muistuttivat vahvoja liskoja, toiset enemmän vieraita, kuten ikoninen Dimetrodon grandis, 3 1/2 metriä (11 jalkaa) pitkä saalistaja ja valtavat selkärangan jatkeet, jotka loivat suuren ihon peittämän purjeen. Tällä eläimellä oli hieman lohikäärmeen kaltainen ulkonäkö. Muut pelykosaurukset jakivat takapurjeen, jonka uskotaan käyttävän eläimen lämpötilan nostamiseen. Toinen pelycosaurus, Cotylorhynchus, oli titaaninen tynnyrinmuotoinen kasvissyöjä, jolla oli pieni pää ja kokonaispituus yli 6 metriä. Se olisi ollut pidempi ja raskaampi kuin suurimmat nykyään elävät norsut.
Pelycosaurukset olivat ensimmäisten amniotien joukossa, mikä tarkoittaa, että niillä oli hyvin kehittyneet munat, joiden avulla he voivat päästä kauas vedestä-sammakkoeläinten on pysyttävä kosteina ja munittava munat veteen. Pelykosaurukset olivat ensimmäinen onnistunut amniotiryhmä, joka pystyi kolonisoimaan mantereen sisätilat, jotka kasvit ja hyönteiset olivat saavuttaneet kymmeniä miljoonia vuosia aikaisemmin. Kuitenkin aika, jolloin pelycosaurukset menestyivät, varhainen permi, oli myös suurten autiomaiden aikaa, koska kaikki maailman mantereet olivat sulautuneet Pangea -mantereeseen, joka sisälsi käytännössä koko maailman maaperän. Pangean sisätilat olisivat olleet maailman suurin autiomaa. Tästä syystä taide, joka kuvaa pelycosaurusten rekonstruktioita, näyttää ne usein aavikon kaltaisella taustalla, vaikka monet pelycosaurus-ryhmät asuivat todennäköisesti metsissä.
Pelycosaurukset sattuvat toisinaan yhteen dinosaurusten kanssa, varsinkin kun yksinkertaistetaan asioita lapsille, mutta aikuisten tulisi tietää, että dinosaurusten ja pelycosaurusten välillä ei ole suhdetta, paitsi että he molemmat olivat hallitseva elämänmuoto maapallolla jonkin aikaa. Huolimatta toisinaan matelijan ulkonäöstään, Pelycosaurs olivat synapsideja, eivät sauropsideja (matelijoita) ja itse asiassa nisäkkäiden esi -isiä. Yksi pelykososauriryhmä, terapidit, sai edelleen hyvin nisäkkäiden piirteitä ja yli sadan miljoonan vuoden kuluttua tuotti ensimmäiset todelliset nisäkkäät. Kaikki pelycosaurukset kuolivat ennen permianin loppua säästyen heitä massiiviselta sukupuutolta sen lopussa.