Свака држава може се похвалити фосилним записима који откривају различите јединствене диносаурусе и друге праисторијске животиње, а ни Нови Мексико није изузетак. Има невероватно богат и дубок фосилни запис. Геолошке формације у овом стању протежу се готово непрекинуте више од 500 милиона година, обухватајући већину палеозојске, мезозојске и кенозојске ере. Откривено је превише превише диносауруса, праисторијских гмизаваца и сисаваца мегафауне да би их све појединачно пописало. Откријте најважније налазе фосила у Новом Мексику, у распону од сићушне колофизе диносауруса до огромне праисторијске птице гасторнис.
Службени државни фосил Новог Мексика, фосиле коелофизе ископали су хиљаде људи на Каменолом Гхост Ранцх, што доводи до нагађања да је овај мали тероподни диносаур (тек недавно еволуирао из врло први диносауруси Јужне Америке) лутале југозападним равницама касне Триассиц Северна Америка у огромним чопорима. Коелофиза је такође један од ретких диносаура који показује доказе о сексуалном диморфизму, мужјаци рода су мало већи од женки.
Прво је био норонихус са дугим вратом и дугим канџама, трбушни трбух тхеризиносаур бити откривен у Северној Америци; до овог важног открића дуж границе са Новим Мексиком и Аризоном, најпознатији род из ове чудне породице диносауруса био је централни Азијат теризиносаурус. Попут својих рођака, нотхроницхус је био тепод за прехрану биљака који је својим дугим канџама користио да не сазријевају друге диносаурусе и мале сисаре, већ да се у вегетацији са високих стабала.
Велики, гласни паразауролофус са дугим грмљем првобитно је откривен у Канади, али каснија ископавања у Новом Мексику помогла су палеонтолозима да идентификују две додатне врсте овог патка-диносаурус (П. тубицен и П. циртоцристатус). Функција гребена парасауролофуса? Највероватније преноси поруке другим члановима стада, али можда је то било и сексуално одабрана карактеристика (то јест, мужјаци са већим грмовима били су више привлачни женкама током парења годишње доба).
У посљедњих неколико година, држава Нев Мекицо донијела је остатке огромног броја цератопсијана (џиновских, диносауруса). Међу родовима недавно откривеним у овом стању су и орнаменти огрнута и рогова ојоцератопс, титаноцератопс и зуницератопс; даље истраживање требало би да открије колико су ти једни биљци били уско повезани једни са другима и познатим цератопсијанцима трицератопс који су живели у другим деловима Северне Америке током периода касне креде.
Свака држава са толико богатим фосилним записима као што је Нев Мекицо сигурно ће донети најмање неколико остатака сауроподи (џиновски, дуготрајни слонови јеласти биљке који су доминирали у касном јуру раздобље). Диплодоцус и цамарасаурус иницијално су идентификовани на другим местима у Сједињеним Државама, али тип узорка од 30 тона аламосаурус откривена је у Новом Мексику и добила је име по формацији ове државе Ојо Аламо (а не Аламу у Тексасу, како многи погрешно претпостављају).
Коелофиза је можда најпознатији теодпод у Новом Мексику, али ова држава је била дом широке лепезе диносаура који једу месо током неких мезозојских доба (попут алосаурус) имају дугачак палеонтолошки родовник и друге (попут тава и даемоносаур) рачунајући као врло недавни додатак на тхеропод попис. Попут колофизе, многи од ових малених теропода тек су недавно изведени из првих правих диносауруса у оближњој Јужној Америци.
Пахицефалосаури („гуштери са дебелим главама“) били су бизарни, двоноги, орнитхисцхиан диносауруси који имају лобање дебљине него што су то уобичајене, а мужјаци су се обрубљавали главом једни другима ради доминације у стаду (и могуће да би се предњацима приближили уз бок). Нови Мексико је био дом најмање два важна рода пахицефалозаура, стегоцерас и сфаеротхолус, од којих последњи може да се покаже да је врста треће главе главе, преноцепхале.
Једна од првих истина мегафауне сисара, коритофодон од пола тона („вршни зуб“) био је уобичајен призор у мочварама широм света током раних Еоцен епоха, само 10 милиона година након што су диносауруси изумрли. Откривени су бројни примјерци овог сисара малог мозга, великог тијела, биљних прехрана Нови Мексико, који је пре 50 милиона година уживао много бујнију и влажнију климу него што је то случај данас.
Џиновски бизон - име рода Бисон латифронс-Рекао је низинама касно Плеистоцен Северна Америка у историјска времена. У Новом Мексику, археолози су открили џиновске остатке бизона повезаних са насељима Индијанца, траг који су први људски становници севера Америка се удружила у чопорима како би ловила овог сисавца мегафауне до истребљења (истовремено, иронично, јер су га обожавали као неку врсту природног полубога).
Рани еоценски гасторнис није био највећи праисторијска птица који су икада живели (та част припада живописнијим именима родовима попут слон птица), али био је један од најопаснијих, са а тиранносаур- налик грађи која показује како еволуција тежи да прилагоди исте облике тела истим еколошким нишама. Један примерак гасторниса, откривен у Њу Мексику 1874. године, предмет је рада чувеног америчког палеонтолога Едвард Дринкер Цопе.