如果恐龙有大的眼窝，说明它的视觉良好。例如小型兽脚类中的秃齿龙(体长约2米，体重70千克～80千克)，有一个较大的脑子，所以即使在暮色苍茫的黄昏，它也能捕捉到路过的蜻蜓。秃齿龙的脑子也比较大，说明它反应很快。它的两个眼睛的位置，使它能很好的调整焦距，以对准正在飞行的猎物。有些素食的恐龙如棱齿龙在头的两旁也有较大的眼睛，因而有全方位的视觉，能看到来自任何方向的危险信号。但与小型肉食类恐龙相比仍会显得相形见绌。小型肉食类(如前面提到的秃齿龙)手的运动以及协调有关猎物的视觉信息都会比素食恐龙优胜许多。这就是为什么秃齿龙能昂首阔步地追捕有鳞甲的小哺乳类和蜥蜴，并能一举将猎物捕获的原因。一般来说，恐龙只有单目视野，左右眼的视野范围内只有一点重叠，因而它们对周围的事物有一个广阔的视角，却没有测试距离的能力，还需要借助脑子来处理和解释视觉提供信息。而大型的肉食类如霸王龙已具有小型肉食类的双目视野，因而能迅速地判断猎物的位置，从而准确地将它捕获。
视觉交流是恐龙信息交流的一个重要方面。每当交配季节，恐龙会像今天的许多鸟类和爬行类那样，身上出现鲜艳夺目的颜色，以此宣告雄性已准备进行繁殖，帮助雌性选择伴侣。有些雄性恐龙(如肿头龙、角龙)会通过以头相撞来取得与雌性交配的资格，雄性身上特殊体色此时就成了重要的标志。像鸭嘴龙等有顶饰的雄性恐龙，主要依靠色彩鲜艳的顶饰来吸引异性。在交配季节，角龙的颈盾的颜色也会显得特别醒目。这些都是恐龙利用视觉的信息交流。