有羽毛恐龙的原始型态
主条目：羽毛羽毛的最初型态被认为是简易的中空细毛，经过数个演化阶段后，羽毛的结构逐渐复杂，发展出羽轴、羽枝、以及羽小枝等结构，如同现代鸟类的羽毛。 最初的简易细毛可能具有隔离热量作用，显示这群恐龙为恒温性动物。 羽毛演化成较为复杂的结构，可能是为了具有气动性功能。 目前仍不确定最早的原始羽毛是在主龙类的哪个演化阶段中出现，也不确定羽毛是经由单一次演化出现，还是由不同生物群个别演化。 翼龙目已确定身体覆盖者毛，在辽宁省发现的一个鹦鹉嘴龙标本也发现了长而中空的管状刺毛。 因此，这种原始羽毛可能起源于恐龙与翼龙目的共同祖先鸟颈类主龙，它们分泌角质以形成这些外皮上的覆盖物。 大部分已发现的有羽毛恐龙属于手盗龙类，少数为非手盗龙类恐龙。 目前所发现的最古老有羽毛恐龙是中华龙鸟，生存于侏罗纪与白垩纪交界处，约1亿5000万年前到1亿2000万年前；中华龙鸟的身体覆盖者类似羽毛的物体，内部中空，可能具有羽枝，类似绒羽。 早白垩纪的帝龙是另一种具有简易羽毛的恐龙，同时也是暴龙的祖先之一。 义县组所发现的第一个有正羽的恐龙化石是原始祖鸟与羽龙，生存于1亿3500万年前到1亿2100万年前。 根据这些羽毛的大小与比例，原始祖鸟与羽龙的羽毛可能具有展示物功能，而非协助飞行。 后来所发现具有正羽的恐龙，包含：足羽龙与金凤鸟。 徐星在2003年所叙述的数个小盗龙标本，除了正羽以外，也拥有具气动性功能的飞羽，覆盖者小盗龙的前肢、后肢、以及尾巴。 气动性羽毛被认为对于鸟类的飞行演化非常重要。 在发现顾氏小盗龙以前，始祖鸟是具有气动性飞羽动物之中，已知最原始的一种。
手盗龙类的种系发生学
手盗龙类是由嘉克斯·高斯特（Jacques Gauthier）在1986年所建立，并依分支定义为：恐龙之中，与现代鸟类亲缘关系较近，而离似鸟龙科较远的所有物种。 高斯特注意到这群生物拥有长前肢与手掌，他将这特征解释为用来抓取用，因此取名为手盗龙类。 在1994年，汤玛斯·荷兹（Thomas Holtz）将手盗龙类依衍征定义为：拥有细长的手指、类似翼且弯曲如弓的手臂骨头、以及最重要的半月形腕骨。 大多数后来的研究并未遵循这个后来的定义，而是且采用前者。 这个根据分支的手盗龙类定义通常包括：恐爪龙下目、偷蛋龙下目、镰刀龙下目、以及鸟纲。 其他的分类研究常发现阿瓦拉慈龙科、嗜鸟龙也属于手盗龙类，美颌龙科有时也被分类于手盗龙类。 有些物种更确定地被分类到手盗龙类，但仍不清楚它们的正确位置，这些物种包括：擅攀鸟龙科、足羽龙、义县龙、以及可疑的重腿龙。
