Durante gran parte de los últimos 500 millones de años, Arkansas alterna entre hechizos secos prolongados y hechizos húmedos extendidos (es decir, completamente bajo el agua); desafortunadamente, la mayoría de los fósiles de pequeños invertebrados descubiertos en este estado datan de estos períodos sumergidos. Para empeorar las cosas, durante la Era Mesozoica, las condiciones geológicas en esta parte de América del Norte no eran propicias para la formación de fósiles, por lo que tenemos muy poca evidencia de dinosaurios. Pero no se desespere: Arkansas prehistórico no estaba completamente desprovisto de vida prehistórica.
El único dinosaurio que se descubrió en Arkansas, Arkansaurus se clasificó inicialmente como un espécimen de Ornithomimus, el clásico dinosaurio "imitador de pájaros" que se parecía a un avestruz. El problema es que los sedimentos donde se desenterró Arkansaurus (en 1972) son anteriores a la edad de oro de Ornithomimus por varios millones de años; Otra posibilidad es que este dinosaurio represente un género completamente nuevo de
ornitomimida, o tal vez una especie de la igualmente oscura Nedcolbertia.El Nashville Sauropod Trackway, en una mina de yeso cerca de Nashville, Arkansas, ha producido literalmente miles de huellas de dinosaurios, la mayoría de ellos pertenecientes a saurópodos (los enormes comedores de plantas de cuatro patas de finales jurásico período, tipificado por Diplodocus y Apatosaurus). Claramente, rebaños de saurópodos atravesaron esta región de Arkansas durante sus migraciones periódicas, dejando huellas (posiblemente separadas por millones de años de tiempo geológico) de hasta dos pies en diámetro.
Así como Arkansaurus es el dinosaurio más completo jamás descubierto en Arkansas, Megalonyx, también conocido como el Perezoso de tierra gigante, es el mamífero prehistórico más completo. El reclamo a la fama de esta bestia de 500 libras del difunto pleistoceno época es que su tipo fósil (descubierto en Virginia Occidental en lugar de Arkansas) fue originalmente descrito por Thomas Jefferson años antes de convertirse en el tercer presidente de los Estados Unidos.
El nombre de las montañas Ozark, Ozarcus era un metro y medio de largo tiburón prehistórico del medio Carbonífero período, hace unos 325 millones de años. Cuando se anunció al mundo, en abril de 2015, Ozarcus era uno de los tiburones ancestrales más completos jamás identificados en América del Norte (el cartílago no se conserva bien en el registro fósil, por lo que la mayoría de los tiburones están representados por su dispersión dientes). Además, Ozarcus parece haber sido un importante "eslabón perdido", que esboza la evolución de los tiburones durante las últimas eras mesozoicas y cenozoicas.
Aunque Megalonyx es el mamífero prehistórico más conocido de Arkansas, este estado fue el hogar de todo tipo de fauna gigantesca durante la última época del Pleistoceno, hace unos 50,000 años. No se han descubierto especímenes intactos que generan titulares, pero los investigadores han desenterrado los restos dispersos de mamuts lanudos y Mastodontes Americanos, que eran gruesos en toda América del Norte hasta que perecieron poco después de la última Edad de Hielo.