Gedurende een groot deel van de afgelopen 500 miljoen jaar, Arkansas afgewisseld tussen uitgebreide droge spreuken en uitgebreide natte (dat wil zeggen volledig onder water) spreuken; helaas dateren de meeste fossielen van kleine ongewervelde dieren die in deze staat zijn ontdekt uit deze ondergedompelde perioden. Om het nog erger te maken, tijdens het Mesozoïcum waren de geologische omstandigheden in dit deel van Noord-Amerika niet bevorderlijk voor de vorming van fossielen, dus we hebben heel weinig bewijs voor dinosauriërs. Maar wanhoop niet: de prehistorische Arkansas was niet helemaal verstoken van het prehistorische leven.
De enige dinosaurus die ooit in Arkansas is ontdekt, Arkansaurus werd aanvankelijk geclassificeerd als een exemplaar van Ornithomimus, de klassieke "vogel-nabootsende" dinosaurus die op een struisvogel leek. Het probleem is dat de sedimenten waar Arkansaurus werd opgegraven (in 1972) enkele miljoenen jaren ouder waren dan de gouden eeuw van Ornithomimus; een andere mogelijkheid is dat deze dinosaurus een geheel nieuw geslacht vertegenwoordigt
ornithomimid, of misschien een soort van de al even obscure Nedcolbertia.De Nashville Sauropod Trackway, in een gipsmijn nabij Nashville, Arkansas, heeft letterlijk duizenden opgeleverd voetafdrukken van dinosauriërs, de meeste behoren tot sauropoden (de enorme viervoetige planteneters van de laatste tijd Jura- periode, getypeerd door Diplodocus en Apatosaurus). Het is duidelijk dat kuddes sauropoden deze regio van Arkansas doorkruisten tijdens hun periodieke migraties, waardoor voetafdrukken (mogelijk gescheiden door miljoenen jaren geologische tijd) tot twee voet in diameter.
Net zoals Arkansaurus de meest complete dinosaurus is die ooit in Arkansas is ontdekt, zo is Megalonyx, ook wel bekend als de Giant Ground luiaard, is het meest complete prehistorische zoogdier. De roem van dit beest van 500 pond van de laatste tijd Pleistoceen tijdperk is dat het type fossiel (ontdekt in West Virginia in plaats van Arkansas) oorspronkelijk werd beschreven door Thomas Jefferson jaren voordat hij de derde president van de Verenigde Staten werd.
Vernoemd naar de Ozark Mountains, Ozarcus was een meter lang prehistorische haai van het midden Carboon periode, ongeveer 325 miljoen jaar geleden. Toen het in april 2015 aan de wereld werd aangekondigd, was Ozarcus een van de meest complete voorouderlijke haaien ooit geïdentificeerd in Noord-Amerika (kraakbeen wordt niet goed bewaard in het fossielenbestand, dus de meeste haaien worden vertegenwoordigd door hun verspreide tanden). Bovendien lijkt Ozarcus een belangrijke "ontbrekende schakel" te zijn geweest, die de evolutie van haaien tijdens de latere Mesozoïcum- en Cenozoïcumperiodes aanhaalde.
Hoewel Megalonyx het bekendste prehistorische zoogdier is uit Arkansas, was deze staat de thuisbasis van allerlei gigantische fauna tijdens het late Pleistoceen, ongeveer 50.000 jaar geleden. Er zijn geen intacte kopgenererende exemplaren ontdekt, maar onderzoekers hebben de verspreide overblijfselen van opgegraven wollige mammoeten en Amerikaanse Mastodons, die overal in Noord-Amerika dik op de grond lagen tot ze kort na de laatste ijstijd omkwamen.