С момента установления рода Dimetrodon было описано порядка 50 его видов, из которых порядка 15 сохраняют свою валидность и сегодня, а прочие синонимизированы с более старыми видами или отнесены к другим родам пеликозавров. При этом предполагается, что за время существования рода общее число входящих в его состав видов составляло от 50 до 100.
Реконструкции внешнего облика и относительные размеры некоторых видов Dimetrodon. Автор — Д. Богданов.
Dimetrodon occidentalis Berman, 1977 — вид, известный из ранней перми (формации Або/Катлер, ассельский / сакмарский ярус, приуральский отдел) штата Нью-Мексико, а также, вероятно, Аризоны и Юты, США.
Это единственный североамериканский диметродон, остатки которого обнаружены к западу от Техаса и Оклахомы. Найденный материал весьма фрагментарен. Размеры одни из самых мелких для рода: общая длина оценивается в 1,5 м. Данный таксон предположительно связан родством с Dimetrodon milleri.

Типовые скелетные остатки и прорисовка реконструированного скелета диметродона (Dimetrodon occidentalis), вписанного в телесные очертания.
Dimetrodon milleri Romer, 1937 — вид, известный из ранней перми (формация Путнам, сакмарский ярус, приуральский отдел) штата Техас, США.
Известен по 2 скелетам: одному почти полному и другому менее полному, но более крупному. Размеры небольшие: общая длина составляет порядка 1,8 м. Череп относительно высокий. Помимо небольших размеров, отличается от других видов тем, что его остистые отростки имеют в поперечном сечении округлую, а не гантелеобразную форму. Кроме того, позвонки относительно короче, чем у прочих видов. Морфологически близок к небольшим видам Dimetrodon occidentalis и Dimetrodon teutonis, судя по высокому черепу и укороченным позвонкам может входить в ряд предков Dimetrodon booneorum, Dimetrodon limbatus и Dimetrodon grandis.
Смонтированный скелет диметродона (Dimetrodon milleri) из штата Техас, США. Гарвардский музей естествознания, Кембридж.

Прорисовки реконструированных черепа с нижней челюстью и скелета диметродона (Dimetrodon milleri), вписанного в телесные очертания.
Dimetrodon natalis (Cope, 1887) Romer, 1936 — вид, известный из ранней перми (сакмарский ярус, приуральский отдел) штата Техас, США. Синоним: Clepsydrops natalis Cope, 1887.
Наиболее мелкий североамериканский вид: длина черепа составляет около 14 см, вес до 37 кг. Череп низкий, в верхней челюсти хорошо развиты клыковидные зазубренные зубы. Изначально изображался с низким трапецевидным "парусом", однако настоящая его форма неизвестна. Один экземпляр был выявлен невдалеке от более крупного Dimetrodon limbatus.

Прорисовки реконструированных черепа с нижней челюстью и скелета диметродона (Dimetrodon natalis), вписанного в телесные очертания.
Dimetrodon limbatus (Cope, 1877) Romer et Price, 1940 — типовой вид, происходящий из ранней перми (формации Адмирал и Бэлл-Плэйнс, сакмарский - кунгурский ярусы, приуральский отдел) штатов Оклахома и Техас, а также, возможно, Нью-Мексико и Огайо, США. Синонимы: Clepsydrops limbatus Cope, 1877 (тип); ? Dimetrodon incisivus Cope, 1878; Dimetrodon rectiformis Cope, 1878; Dimetrodon semiradicatus Cope, 1881.
Длина черепа до 40 см, общая длина до 2,6 м. Остатки из Огайо, предварительно отнесенные к этому виду, принадлежат относительно крупной особи. Эти образцы несколько древнее западных, тогда как вероятные остатки Dimetrodon limbatus из Нью-Мексико могут быть одновозрастны с ними.

Смонтированный скелет диметродона (Dimetrodon limbatus) (образец AMNH 4636) из штата Техас, США; возможно, принадлежит самцу. Американский музей естествознания, Нью-Йорк.

Прорисовки реконструированных черепов с нижними челюстями самца (слева) и самки (справа) диметродона (Dimetrodon limbatus).

Прорисовка реконструированного скелета диметродона (Dimetrodon limbatus), вписанного в телесные очертания.
? Dimetrodon incisivus Cope, 1878 — сомнительный вид, описанный из ранней перми (свита Уичита, сакмарский - кунгурский ярусы, приуральский отдел) штата Техас, США. Ранее обычно указывался в качестве типового вида, но, по-видимому, является младшим синонимом Dimetrodon limbatus.

Смонтированный скелет диметродона (Dimetrodon incisivus) из штата Техас, США. Государственный музей естествознания, Карлсруэ.

Череп с нижней челюстью диметродона (Dimetrodon incisivus) из штата Техас, США.
Dimetrodon booneorum Romer, 1937 — вид, известный из ранней перми (артинский ярус, приуральский отдел) штата Техас, США.
Общая длина составляет до 2,2 м.
Dimetrodon macrospondylus (Cope, 1884) Case, 1907 — вид, известный из ранней перми (артинский ярус, приуральский отдел) штатов Оклахома и Техас, США. Синонимы: Clepsydrops macrospondylus Cope, 1884; Dimetrodon platycentrus Case, 1907.
Обнаружена часть позвоночного столба. Общая длина оценивается в 1,5 м.

Прорисовки элементов позвоночника и реконструированного скелета диметродона (Dimetrodon macrospondylus), вписанного в телесные очертания.
Dimetrodon dollovianus (Cope, 1888) Case, 1907 — вид, известный из ранней перми (артинский ярус, приуральский отдел) штата Техас, США. Синонимы: Embolophorus dollovianus Cope, 1888; Dimetrodon fritillus (Cope, 1878).
Известен по неполному черепу с нижней челюстью, позвонкам, элементам конечностей и их поясов.

Прорисовки части позвоночного столба и реконструированного скелета диметродона (Dimetrodon dollovianus), вписанного в телесные очертания.
Dimetrodon borealis (Leidy, 1854) Brink, Maddin, Evans, Reisz et Sues, 2015 — вид, известный из ранней перми (артинский ярус, приуральский отдел) провинции остров Принца Эдуарда, Канада. Синоним: Bathygnathus borealis Leidy, 1854.
Обнаружена передняя часть черепа длиной более 18 см высотой свыше 10 см. Судя по этим размерам, длина всего черепа составляла 45-50 см, а общая длина могла достигать 4,5 м. Наружная поверхность верхней челюсти покрыта тонкой структурой из мелких бороздок. В верхней челюсти сохранились 7 крупных зубов, 2 из которых клыковидно увеличены. Зубы загнуты назад, сжаты с боков и отчетливо каплевидные в поперечном сечении, причем самая широкая их часть находится посередине, а не у основания.

Передняя часть черепа диметродона (Dimetrodon borealis, = Bathygnathus borealis) с острова Принца Эдуарда, Канада, прорисовка реконструированного черепа с нижней челюстью и портретная реконструкция. Автор реконструкции — Д. Богданов.
Dimetrodon grandis (Case, 1907) Romer et Price, 1940 — вид, известный из ранней перми (формация Арройо/Клир-Форк, низы кунгурского яруса, приуральский отдел) штата Техас, США. Синонимы: ? Dimetrodon gigas (Cope, 1878); Theropleura grandis Case, 1907; Bathyglyptus theodori Case, 1911; Dimetrodon maximus Romer, 1936.
Длина черепа достигает 50 см, общая длина тела — около 3,2 м. Череп ниже и телосложение массивнее, чем у Dimetrodon gigashomogenes. Характерно наименьшее для рода количество предклыковидных зубов — всего 2 пары.

Смонтированный скелет диметродона (Dimetrodon grandis) из штата Техас, США. Музей естествознания им. Филда, Чикаго.

Прорисовки реконструированных черепа с нижней челюстью и скелета диметродона (Dimetrodon grandis), вписанного в телесные очертания.
? Dimetrodon gigas (Cope, 1878) Case, 1907 — сомнительный вид, известный из ранней перми (артинский ярус и/или низы кунгурского яруса, приуральский отдел) штатов Оклахома и Техас, США. Синонимы: Clepsydrops gigas Cope, 1878; Dimetrodon cf. gigas grandis Sternberg, 1942. Судя по всему, данный таксон на самом деле является младшим синонимом Dimetrodon grandis.
Общая длина оценивается примерно в 4 м.
Dimetrodon loomisi Romer, 1937 — вид, известный из ранней перми (формация Клир-Форк, кунгурский ярус, приуральский отдел) штатов Оклахома и Техас, США.
Общая длина составляет примерно 2,5 м. Отличается довольно низким черепом и своеобразной зазубренной формой "паруса".

Прорисовки реконструированных черепа с нижней челюстью и скелета диметродона (Dimetrodon loomisi), вписанного в телесные очертания.
Dimetrodon gigashomogenes Case, 1907 — вид, известный из ранней перми (формация Арройо/Клир-Форк, кунгурский ярус, приуральский отдел) штата Техас, США. Синоним: ? Dimetrodon homogenus.
Общая длина до 3,3 м. Череп относительно короткий и высокий. Вероятно, входит в число предков Dimetrodon angelensis.

Часть левой верхнечелюстной кости диметродона (Dimetrodon gigashomogenes) из штата Техас, США, и прорисовка его реконструированного скелета, вписанного в телесные очертания.
Dimetrodon angelensis Olson, 1962 — вид, известный из ранней / средней перми (формация Сан-Анджело, верхи кунгурского / низы роудского яруса, приуральский / гваделупский отдел) штата Техас, США. Синоним: ? Eosyodon hudsoni Olson, 1962 (nomen dubium).
Плохо известен, описанные 2 черепа сильно деформированы. Последний и самый крупный представитель рода. Длина черепа около 58 см, что предполагает общую длину 4-4,5 м. Череп длинный и низкий, верхние клыковидные зубы очень длинные и тонкие.

Черепной материал и прорисовка реконструированного черепа с нижней челюстью диметродона (Dimetrodon angelensis).
? Dimetrodon kempae Romer, 1937 — сомнительный вид, описанный на основе плечевой кости и нескольких позвонков из ранней перми (кунгурский ярус, приуральский отдел) штата Техас, США.
Установлен на основе крайне фрагментарного материала: плечевой кости и нескольких позвонков; может представлять собой таксон nomen dubium.
Dimetrodon teutonis Berman, Reisz, Martens et Henrici, 2001 — вид, известный из ранней перми (формация Тамбах, артинский ярус, приуральский отдел) земли Тюрингия, Германия.
Единственный надежно установленный представитель рода за пределами Северной Америки. Найденные остатки фрагментарны. Размеры самые мелкие в роду — общая длина оценивается примерно в 0,8 м. Клыковидные зубы хорошо развиты, без зазубренности по заднему краю. "Парус" относительно высокий. Судя по условиям захоронения, был в большей мере привязанным к наземным битопам, чем североамериканские виды. Пищей служили другие позвоночные животные.

Элементы скелета диметродона (Dimetrodon teutonis) из карьера Бромакер в земле Тюрингия, Германия: внизу — типовой частичный позвоночник и его прорисовка; справа — несколько позвонков особи, которая была крупнее и, предположительно, более зрелой, чем голотип; слева — задняя конечность и сросшийся скапулокоракоид (кость плечевого пояса); сверху — часть верхней челюсти. Ниже приведена прорисовка реконструированного скелета, вписанного в телесные очертания.
Остатки, определенные лишь до рода и обозначенные Dimetrodon spp., известный из ранней - средней перми (ассельский - кунгурский ярусы, приуральский отдел) штатов Нью-Мексико, Оклахома и Техас, США.

