恐龙中有一些物种的许多特征与鸟类相似，这一点早就引起了一些科学家的注意。
1868年英国博物学家托马斯·亨利·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）曾指出，禽龙与鸵鸟有35处相似。
1969年美国古生物学家约翰·奥斯特罗姆提出，恐龙以直立姿势进行大运动量活动，反映了它们旺盛的代谢和恒定的温暖体温特征，明显有别于其他爬行动物，而更接近鸟类（图108）。
鸟类的许多特征在一些两足行走的恐龙身上也能找到，如羽毛、羽毛组成的翅膀、叉骨、尾综骨、半月腕骨、眼眶与下颞孔相连等。但区别是：一只鸟身上会具备全部这些特征，而恐龙却不会。不同的恐龙身上只会具备这些特征中的一个或几个，而不是全部。
如，邹氏尾羽龙具有真正的羽毛（图70）；顾氏小盗龙具有羽毛组成的翅膀（图83）；腔骨龙具有类似鸟类的叉骨（图106）；戈壁天青石龙（Nomingia gobiensis）具有生长扇状尾羽的尾综骨（图163）；许多前肢细长的恐龙都具有半月形腕骨，以便在奔跑时将前肢折叠收拢在体侧；鹰嘴窝单爪龙（Mononykus olecranus）眼眶与下颞孔相连（图164）；寐龙（Mei long）惊恐时会像某些鸟类那样蒙头蜷缩在窝里（图165），等等。
但不管怎么说，迄今为止的化石记录表明，所有具备上面所说的类似鸟类特征的恐龙，都大量出现在白垩纪，而鸟类早在侏罗纪就已存在了，如著名的印版石始祖鸟（Archaeopteryx lithographica）（图166），就生活在1亿5080万至1亿4850万年前的侏罗纪晚期。所以，就目前掌握的化石证据而言，还不能说恐龙就是鸟类的祖先，只能说它们是拥有共同祖先，亲缘关系接近，平行演化的两个不同的分支。恐龙这一支在6500万年前绝灭了，而鸟类这一支继续演化活到今天。
图163 戈壁天青石龙，属于蜥臀目，兽足亚目，盗蛋龙科小型食肉恐龙，生活在6800万年前今天的蒙古。身长约1.7米，体重约20千克，具有生长扇状尾羽的尾综骨。
图164 鹰嘴窝单爪龙，属于蜥臀目，兽足亚目，阿瓦拉慈龙科（Alvarezsauridae）小型食肉恐龙，生活在7000万年前今天的蒙古。身长约1米，手上只有一个特化的大指爪。
图165 寐龙，属于蜥臀目，兽足亚目，伤齿龙科小型食肉恐龙，生活在1亿2500万年前今天的中国辽宁。这是一只幼年个体，身长53厘米，火山大爆发时，惊恐万分，蜷缩在窝里，被火山灰掩埋，成为化石。
图166 印版石始祖鸟
