Hver stat har en fossilrekord som avslører en rekke unike dinosaurer og andre forhistoriske dyr, og New Mexico er intet unntak. Den har en utrolig rik og dyp fossilplate. De geologiske formasjonene i denne tilstanden strekker seg nesten ubrutt i over 500 millioner år, og omfatter det meste av paleo-, mesozoiske og cenozoiske tidsepoker. Altfor mange dinosaurer, forhistoriske krypdyr og megafauna fra pattedyr er blitt oppdaget der for å liste dem alle individuelt. Oppdag de viktigste fossile funnene i New Mexico, alt fra den lille dinosaur-koelofysen til den enorme forhistoriske fuglen gastornis.
Det offisielle statlige fossilet i New Mexico, fossilene til kelofyse er blitt gravd opp av tusenvis av Ghost Ranch steinbrudd, noe som førte til spekulasjoner om at denne lille theropod dinosauren (bare nylig utviklet seg fra veldig første dinosaurer i Sør-Amerika) streifet om de sørvestlige slettene på sent trias Nord-Amerika i enorme pakker. Koelofyse er også en av få dinosaurer som viser bevis på seksuell dimorfisme, hvor hanner i slekten vokser seg litt større enn kvinner.
Den langhalsede, langkloede, poteknekkede nothronychus var den første therizinosaur å bli avdekket i Nord-Amerika; inntil denne viktige oppdagelsen langs New Mexico / Arizona-grensen, var den mest kjente slekten fra denne rare dinosaurifamilien den sentrale asiatiske therizinosaurus. I likhet med sine pårørende var nothronychus en plantespisende theropod som brukte de lange klørne sine for ikke å tømme andre dinosaurer og små pattedyr, men for å tau i vegetasjon fra høye trær.
Det store, høye, langskårne parasaurolophuset ble opprinnelig oppdaget i Canada, men etterfølgende utgravninger i New Mexico har hjulpet paleontologer med å identifisere ytterligere to arter av dette andfakturert dinosaur (P. tubicen og P. cyrtocristatus). Funksjonen til parasaurolophus's crest? Det er mest sannsynlig at de knytter meldinger til andre medlemmer av flokken, men det kan også ha vært et seksuelt valgt karakteristikk (det vil si at hanner med større crests var mer attraktive for kvinner under parring årstid).
I løpet av de siste årene har staten New Mexico gitt restene av et stort antall ceratopsians (hornede, frilled dinosaurer). Blant slektene som nylig ble oppdaget i denne tilstanden, er de utsmykkede grillet og hornet ojoceratops, titanoceratops og zuniceratops; videre studier skulle avdekke hvor nært beslektede disse plantespiserne var med hverandre, og til mer kjente ceratopsianere som triceratops som bodde i andre deler av Nord-Amerika i sen krittperiode.
Enhver stat med like rik fossilrekord som New Mexico vil garantert gi restene av minst noen få sauropods (de gigantiske, langhalsede, elefantbeinte plantespiserne som dominerte den sene juraen periode). Diplodocus og Camarasaurus ble opprinnelig identifisert andre steder i USA, men typeprøven på 30 tonn alamosaurus ble oppdaget i New Mexico og oppkalt etter denne statens Ojo Alamo-formasjon (og ikke Alamo i Texas, som mange feilaktig antar).
Coelophysis kan være New Mexicos mest berømte theropod, men denne staten var hjemsted for et bredt utvalg av kjøttspisende dinosaurer under den mesozoiske epoken, noen (som Allosaurus) å ha en lang paleontologisk stamtavle, og andre (som Tawa og daemonosaurus) som regner som veldig nylige tillegg til theropod-vaktlisten. I likhet med kelofyse, var mange av disse små theropodene bare nylig avledet fra de første sanne dinosaurene i nærliggende Sør-Amerika.
Pachycephalosaurs ("tykkhodede øgler") var bisarre, tobeinte, ornithischian dinosaurer som har tykkere enn vanlige hodeskaller, som hannene pleide å hodet på hverandre for dominans i flokken (og muligens for å rumpe som nærmer seg rovdyr). New Mexico var hjemsted for minst to viktige pachycephalosaur-slekter, stegoceras og sphaerotholus, hvorav sistnevnte kan vise seg å ha vært en art av enda et tredje benhode, prenocephale.
En av de første sanne megafauna-pattedyr, det halvt tonede coryphodon ("toppetann") var et vanlig syn i sumpene rundt om i verden i løpet av de tidlige eocen epoke, bare 10 millioner år etter at dinosaurene ble utryddet. Det er oppdaget mange eksemplarer av dette småflettet, storfødte, plantespisende pattedyr i New Mexico, som likte et mye rikere og fuktigere klima for 50 millioner år siden enn det gjør i dag.
Den gigantiske bisonen - slektenavn Bison latifrons—Rymmet sent på slettene pleistocen Nord-Amerika langt inn i historiske tider. I New Mexico har arkeologer oppdaget gigantiske bisonrester tilknyttet indianerbosetninger, en ledetråd om at de første menneskelige innbyggerne i Nord Amerika slo seg sammen i pakker for å jakte dette megafauna-pattedyret til utryddelse (samtidig, ironisk nok, da de tilbad det som en slags naturlig demigod).
Den tidlige eocene gastornis var ikke den største forhistorisk fugl som noensinne har levd (den æren hører til mer fargerike navnet slekter som elefantfugl), men det var en av de farligste, med en tyrannosaur-lignende bygg som demonstrerer hvordan evolusjon har en tendens til å tilpasse de samme kroppsformene til de samme økologiske nisjene. Et gastornis-eksemplar, oppdaget i New Mexico i 1874, var gjenstand for et papir av den berømte amerikanske paleontologen Edward Drinker Cope.