Pohjois-Carolinassa on ollut erilainen geologinen historia: noin 600–250 miljoonaa vuotta sitten, tämä osavaltio (ja paljon muuta siitä, josta tulisi USA: n kaakkoisosa) vedettiin matalan vesimuodostuman alle, ja sama tilanne oli suuressa osassa mesozojaa ja cenozoista Aikakausilta. (Se tapahtui vasta Triassinen ajanjakso, joka maanpäällinen elämä Pohjois-Carolinassa ) ei kuitenkaan tarkoita, että Pohjois-Carolina olisi täysin jättänyt dinosaurukset ja esihistoriallisen elämän.
Hypsibema asui myöhään liitukausi jakso, yksi harvoista ajanjaksoista, jolloin suurin osa Pohjois-Carolinasta oli veden yläpuolella. Se on Missourin virallinen dinosaurus, mutta fossiileja Hypsibema on löydetty myös Pohjois-Carolinassa. Valitettavasti tämä hadrosaur (ankan laskutettu dinosaurus) on mitä paleontologit kutsuvat a nimensä dubium: se oli todennäköisesti jo nimeltään dinosaurus yksilö tai laji, joten se ei ansaitse omaa sukuaan.
Ilmoitettu maailmalle vuonna 2015 Carnufex (Kreikkaksi "teurastaja") on varhaisimmin todettuja krokodylomorfia - esihistoriallisten matelijoiden perhe, joka poikkesi arkosauruksista kesken
Triaskausi aikana ja johti moderneihin krokotiileihin - ja noin 10 jalkaa pitkiä ja 500 kiloa, varmasti yksi suurimmista. Koska dinosaurukset eivät vielä olleet päässeet keskiaikaiseen triassiseen Pohjois-Amerikkaan esi-isiensä etelä-amerikkalaisesta elinympäristöstä, Carnufex on hyvinkin voinut olla Pohjois-Carolinan huippupetolainen!Ei aivan dinosaurus, eikä aivan esihistoriallinen krokotiili (huolimatta nimessään "sellaisesta"), Postosuchus oli räjähdysjalkainen, puoli tonnia arkosaurit joka vaihteli laajasti Pohjois-Amerikassa myöhään Triaskausi aikana. (Se oli saaristohahmojen populaatio, joka synnytti ensimmäiset dinosaurukset Etelä-Amerikassa, noin 230 miljoonaa vuotta sitten.) Uusi Postosuchus-laji, P. alisonae, löydettiin Pohjois-Carolinasta vuonna 1992; Kummallista kyllä, kaikki muut tunnetut Postosuchus-näytteet on löydetty paljon kauemmas länteen, Texasissa, Arizonassa ja New Mexicossa.
Pohjois-Carolinassa löydettiin 1990-luvun lopulla Enocetus-hajotusvalan hajotetut jäännökset. Näin aikaisin Eocene Valas, joka asui noin 44 miljoonaa vuotta sitten, omisti alkeelliset kädet ja jalat, tilannekuvan varhaisvaiheista valaiden kehitys ennen kuin nämä puolivedessä olevat nisäkkäät olivat sopeutuneet täysin vesielämään. Valitettavasti Eocetusista ei tiedetä paljon mitään verrattuna muihin varhaisten valaiden esi-esi-isiin, kuten karkeasti nykyaikaisiin pakicetus Intian mantereelta.
Kuuluisa paleontologi nimitti 19. vuosisadan puolivälissä Postosuchuksen läheisen sukulaisen Zatomuksen Edward Drinker Cope. Teknisesti Zatomus oli "rauisuchian" archosaurus; kuitenkin vain yhden fossiilisen näytteen löytäminen Pohjois-Carolinassa tarkoittaa, että se on todennäköisesti a nimensä dubium (eli jo olemassa olevan archosaur-suvun näyte). Siitä huolimatta, että Zatomus oli luokiteltu, se oli todennäköisesti läheisemmän sukulaisen tunnetuimpaan saaristoon, Batrachotomus.
Pohjois-Carolinassa on joitain Yhdysvaltojen vanhimmista geologisista muodostelmista. Jotkut juontavat juurensa ennenkambrikausi kertaa (yli 550 miljoonaa vuotta sitten), jolloin melkoisesti kaikki elämä maan päällä rajoittui valtameriin. Salaperäinen Pteridinium, kuten monet niin kutsutut "ediakaraanit", oli trilobiittimainen olento, joka luultavasti asui matalien laguunien alaosassa; paleontologit eivät ole varmoja siitä, kuinka tämä selkärangaton liikkui tai edes mitä se söi.