Котилоза́вры (лат. Cotylosauria) — клада позвоночных из более широкой клады батрахозавров, объединяющая амниот, в свою очередь подразделяющихся на завропсид (рептилий) и синапсид, и вымерших диадектоморф. Современными представителями котилозавров являются пресмыкающиеся, в том числе птицы, и млекопитающие, рассматриваемые внутри более широкой группы синапсид.

Котилозавры возникли в пенсильванском подпериоде каменноугольного периода 303,4 млн лет назад. В процессе эволюции они заселили большинство доступных мест обитания. В настоящее время известно более 26 500 видов современных котилозавров, встречающихся на всех континентах и во всех океанах Земли. Некоторые их группы возвращались в воду, но сейчас существует только одна группа котилозавров, ведущая полностью водный образ жизни — китообразные.

Размеры котилозавров сильно варьируют. Минимальная зафиксированная длина хамелеона Brookesia tuberculata составляет 14 миллиметров, а максимальная длина синего кита — 33,6 метров, что делает его самым крупным известным за всю историю Земли животным.