Le Karoo (mot khoïkhoï signifiant le « pays de la soif ») est un semi-désert situé en Afrique du Sud. Il se divise en deux sous-régions séparées par les montagnes du Swartberg : le Grand Karoo au nord et le petit Karoo au sud.
Le désert du Karoo s'est formé il y a deux à trois cents millions d'années. Une brusque montée des eaux recouvrit alors ce qui était une forêt tempérée. Lors d'une seconde étape, intervenue il y a 130 millions d'années, une éruption volcanique recouvrit la région de lave basaltique. Les effets de l'érosion sur les couches supérieures de grès aboutirent à la formation de collines coniques surmontées de roches dures.
Après avoir été un marécage à l'époque des dinosaures, le Karoo est de nos jours une région aride, presque totalement privée d'eau en surface, sauf pendant de brèves périodes où les orages gonflent les rivières asséchées et accélèrent ainsi l'érosion.
L'autoroute d'Afrique du Sud la plus grande, la N1, qui part du Cap et relie Johannesburg, traverse le Karoo à partir des montagnes de la Hex River. La N12 traverse également la région, passant du nord au sud du Grand Karoo au Petit Karoo en passant par les montagnes du Swartberg au Meiringspoort.
thumb|center|upright=2.7|Les montagnes du Swartberg
Par un phénomène de subsidence, le Karoo a conservé la trace de grès et de mudstones épais d’environ dix kilomètres, sur une période allant du Carbonifère au Jurassique, en passant par le Permien et le Trias. Au dix-neuvième siècle, l'écossais découvre des fossiles, qu'il envoie à Richard Owen, à Londres. Ce dernier décrit et nomme Dicynodon. Mais il ne sait où placer cet animal qui tiendrait à la fois des mammifères et des reptiles. Peu après, en Amérique du Nord, Edward Cope découvre Dimetrodon. Cope fait l'hypothèse d'une lignée entre Dimetrodon, Dicynodon et les mammifères. Un autre Écossais, Robert Broom, étudie les du Karoo, et confirme l'hypothèse de Cope. Les fossiles du Karoo appartiennent à la famille des thérapsides, nom donné par Broom.
Depuis cela, l'appellation « reptile mammalien » est abandonnée.