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徵。

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，但目前还不清楚为什幺被地理上分离的群体，会一群演化出背帆，而另一群没有。

楔齿龙科其实是个并系群，是根据原始的合弓类特徵来定义；这些动物构成由从原始的合弓动物到早期兽孔目的演化阶段。楔齿龙类是用来命名楔齿龙与所有它的后代（包括哺乳类）的单系群演化支；而楔齿龙科包括特定的盘龙目生物，不包括更早期的原始物种，像是：哈普托兽、Palaeohatteria、Pantelosaurus、与Cutleria（在早期的遗传学分类中都被分在哈普托兽）。在1997年，M. Laurin与R. Reisz将楔齿龙类演化支定义为：楔齿龙与兽孔目的最近共同祖先与其最近共同祖先的后代，由特定的头骨特徵定义。

楔齿龙科的化石到目前为止仅在北美与欧洲发现。