I store deler av de siste 500 millioner årene, Arkansas vekslet mellom utvidede tørre staver og utvidede våte (som betyr helt under vann) staver. dessverre, de fleste av fossilene av små virvelløse dyr som ble oppdaget i denne tilstanden, stammer fra disse nedsenkete periodene. Forverring av saken, i løpet av den mesozoiske epoken, var de geologiske forholdene i denne delen av Nord-Amerika ikke bidrar til fossildannelse, så vi har veldig lite bevis for dinosaurer. Men fortvil ikke: forhistorisk Arkansas var ikke helt blottet for forhistorisk liv.
Arkansaurus var den eneste dinosauren som noen gang ble oppdaget i Arkansas, og ble opprinnelig klassifisert som et eksemplar av ornithomimus, den klassiske "fugl etterligner" dinosauren som lignet en struts. Problemet er at sedimentene der Arkansaurus ble avdekket (i 1972) predat gullalderen til Ornithomimus med flere millioner år; en annen mulighet er at denne dinosauren representerer en helt ny slekt av ornithomimid, eller kanskje en art av den like obskure Nedcolbertia.
Nashville Sauropod Trackway, i en gipsgruve i nærheten av Nashville, Arkansas, har gitt bokstavelig talt tusenvis av dinosaur fotavtrykk, de fleste av dem som tilhører sauropoder (de senes enorme firfotede plantespisere Jurassic periode, spesifisert av Diplodocus og Apatosaurus). Det er klart, flokker av sauropoder krysset denne regionen i Arkansas under deres periodiske migrasjoner, etterlater fotavtrykk (muligens atskilt med millioner av år med geologisk tid) opp til to meter i diameter.
Akkurat som Arkansaurus er den mest komplette dinosauren som noen gang er blitt oppdaget i Arkansas, så Megalonyx, også kjent som Giant Ground Sloth, er det mest komplette forhistoriske pattedyr. Påstanden om berømmelse av dette sent på dyret på 500 pund pleistocen epoke er at dens fossil (oppdaget i Vest-Virginia i stedet for Arkansas) opprinnelig ble beskrevet av Thomas Jefferson år før han ble den tredje presidenten i USA.
Oppkalt etter Ozark-fjellene var Ozarcus en tre meter lang forhistorisk hai av midten karbon periode, for omtrent 325 millioner år siden. Da den ble kunngjort til verden, i april 2015, var Ozarcus en av de mest komplette forfedrehiien som noen gang er identifisert i Nord-Amerika (brusk holder seg ikke bra i fossilprotokollen, så de fleste haier er representert av deres spredte tenner). Dessuten ser det ut til at Ozarcus har vært en viktig "manglende kobling", som beskriver utviklingen av haier i de senere mesozoiske og senozoiske tidsepoker.
Selv om Megalonyx er den mest kjente forhistoriske pattedyr fra Arkansas, var denne staten hjem til alle slags gigantiske fauna under den sene Pleistocene-epoken, for rundt 50 000 år siden. Ingen intakte, overskriftgenererende eksemplarer er blitt oppdaget, men forskere har avdekket de spredte restene av ullmammaer og Amerikanske Mastodons, som var tykke på bakken over hele Nord-Amerika til de omkom kort tid etter den siste istiden.