Cotylorhynchus ist eine Gattung der Caseidae. Es lebte im Unterperm in Nordamerika (Texas, Oklahoma) zur gleichen Zeit wie viele andere Synapsiden auch, unter anderem Dimetrodon und Edaphosaurus. Es sind drei Arten bekannt: C. bransoni, C. hancocki und C. romeri, wobei die zuletzt genannte die Typusart, also die zuerst beschriebene Art ist. Verschiedene Skelettteile von C. romeri wurden im Cleveland County im US-Bundesstaat Oklahoma gefunden. Cotylorhynchus wurde von J. Willis Stovall erstbeschrieben.

Beschreibung mini|links|Größenvergleich zwischen einem Menschen und Cotylorhynchus mini|links|Lebendrekonstruktion von Cotylorhynchus romeri Die Länge von Cotylorhynchus variiert je nach Quelle zwischen 3Michael J. Benton: Paläontologie der Wirbeltiere. 2007, ISBN 3899370724 und 6 MeternJ. Willis Stovall et al.: The Postcranial Skeleton of the Giant Permian Pelycosaur Cotylorhynchus romeri.. Das Gewicht wird auf 2 Tonnen geschätzt. Der Körper erinnert an eine Tonne. Der Schädel war klein. Die stumpfen, leguanartigen Zähne weisen auf eine herbivore, also auf eine pflanzenfressende Ernährungsweise hin. Cotylorhynchus besaß im Vergleich zu anderen Caseidae relativ große Krallen. Weitere Merkmale sind das massive Scapulocoracoid, ein Teil des Schultergürtels, das große Ende des Humerus (Oberarmknochen), die dicken Unterarmknochen, sowie die breite, robuste Hand. Der Bau der Hände lässt vermuten, dass Cotylorhynchus graben konnte, vermutlich um Wurzeln aus dem Boden auszugraben.

Systematik Cotylorhynchus war ein abgeleiteter Vertreter der Caseidae. Das Schwestertaxon bildet Angelosaurus. Ein weiterer naher Verwandter war Ennatosaurus. Die Caseidae bilden das Schwestertaxon der Eothyrididae, deren einzige Gattungen Eothyris und Oedaleops sind; beide Familien werden als Caseasauria zusammengefasst. Es folgt ein Kladogramm laut Maddin et al. (2008):Maddin et al.: Cranial anatomy of "Ennatosaurus tecton" (Synapsida: Caseidae) from the middle permian of russia and the evolutionary relationships of Caseidae (PDF; 3,2 MB), 2008, S. 173

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