学名：Sphenacodontidae

楔齿龙科的头骨是长、深、狭窄的，是强壮下颌肌肉的适应结果。前方的牙齿大、呈匕首状，两旁与后方的牙齿较小。异齿龙的名称来自于“两种尺寸的牙齿”，虽然楔齿龙科的所有属都有这种特征。

楔齿龙科的几个大型物种（切齿龙、栉椎龙、异齿龙）的背部有高大背帆，由脊椎神经棘延长、表面应该覆盖者皮肤与血管，这背帆被推测有调解体温作用。然而，这些动物不一定都拥有高大帆状物。例如：其中一属，楔齿龙，化石在新墨西哥发现，缺乏背帆；而另一类似且血缘亲近的属，异齿龙，化石在德州发现，拥有高大背帆。在二叠纪期间，这两个地区被狭窄的海道分开，但还不清楚为什么被地理上分离的群体，会一群演化出背帆，而另一群没有。