Durante grande parte dos últimos 500 milhões de anos, Arkansas alternado entre períodos secos prolongados e períodos úmidos prolongados (significando completamente subaquáticos); infelizmente, a maioria dos fósseis de pequenos invertebrados descobertos nesse estado data desses períodos submersos. Para piorar a situação, durante a Era Mesozóica, as condições geológicas nesta porção da América do Norte não eram propícias à formação de fósseis, por isso temos poucas evidências de dinossauros. Mas não se desespere: o Arkansas pré-histórico não era totalmente desprovido de vida pré-histórica.
O único dinossauro já descoberto no Arkansas, o Arkansaurus foi inicialmente classificado como um espécime de Ornithomimus, o clássico dinossauro "imitar pássaros" que lembrava um avestruz. O problema é que os sedimentos onde o Arkansaurus foi desenterrado (em 1972) são anteriores à idade de ouro do Ornithomimus em vários milhões de anos; Outra possibilidade é que esse dinossauro represente um gênero inteiramente novo de ornitomimida, ou talvez uma espécie do Nedcolbertia igualmente obscuro.
O Nashville Sauropod Trackway, em uma mina de gesso perto de Nashville, Arkansas, produziu literalmente milhares de pegadas de dinossauros, a maioria pertencente a saurópodes (os enormes comedores de plantas de quatro pés do final jurássico período, tipificado por Diplodocus e Apatosaurus). Claramente, manadas de saurópodes atravessaram esta região do Arkansas durante suas migrações periódicas, deixando pegadas (possivelmente separadas por milhões de anos de tempo geológico) até dois pés em diâmetro.
Assim como o Arkansaurus é o dinossauro mais completo já descoberto no Arkansas, o Megalonyx, também conhecido como Preguiça Gigante, é o mamífero pré-histórico mais completo. A reivindicação à fama deste animal de 500 libras do final Pleistoceno época é que seu tipo de fóssil (descoberto na Virgínia Ocidental em vez de no Arkansas) foi originalmente descrito por Thomas Jefferson anos antes de se tornar o terceiro presidente dos Estados Unidos.
Nomeado após as Montanhas Ozark, Ozarcus tinha um metro e meio de comprimento tubarão pré-histórico do meio Carbonífero período, cerca de 325 milhões de anos atrás. Quando foi anunciado ao mundo, em abril de 2015, Ozarcus era um dos tubarões ancestrais mais completos já identificados em América do Norte (a cartilagem não preserva bem no registro fóssil, portanto, a maioria dos tubarões é representada por sua dispersão dentes). Além disso, Ozarcus parece ter sido um importante "elo perdido", adumbrando a evolução dos tubarões durante as últimas épocas mesozóica e cenozóica.
Embora o Megalonyx seja o mamífero pré-histórico mais conhecido do Arkansas, esse estado foi o lar de todos os tipos de fauna gigantesca durante a época tardia do Pleistoceno, cerca de 50.000 anos atrás. Nenhuma amostra intacta e geradora de manchetes foi descoberta, mas os pesquisadores descobriram os restos dispersos de mamutes lanosos e American Mastodons, que eram espessas no chão por toda a América do Norte até que pereceram logo após a última Era do Gelo.