科學家較一致的看法是鳥類的直接祖先是一種小型恐龍的意見（奧斯特羅姆，1967），認為由假鱷類演化為恐龍中的虛骨龍類，然後再進一步演化為始祖鳥，而演變為新鳥類。

以前認為古鳥亞綱的始祖鳥是侏羅紀發現的鳥類，2004年時被認為是一種恐龍。從已發現的標本可以清楚地看到始祖鳥具有羽毛；後足對趾型；腕掌骨和跗蹠骨癒合；骨盤結構、鎖骨、喙部、下頜關節方式以及眼等許多特徵與鳥類相似。

始祖鳥具槽生齒，有具尾椎的長尾；脊椎雙凹型；前翅掌指骨遊離並具爪；腦、胸骨、肋骨及後肢等特徵又與爬行類接近。所以始祖鳥被認為是爬行動物與鳥類之間的中間環節。

科學家們給出了一項新的研究證據，證明：現代的鳥類是恐龍的後裔，揭示了陸地爬行動物是如何進化然後翱翔天空。

科學家透過研究新疆出土的兩件“中間過渡”化石發現：它們擁有恐龍和現代鳥類的共同特徵，即身體類似於走鵑，鳥類頭骨以及兩排細小的牙齒。

這兩件新型化石分別被稱作：“彭氏西域爪龍”和“烏拉特半爪龍”，標誌著鳥類進化過渡階段。它們倆都屬於阿瓦拉慈龍系，這是一系小型長腿恐龍，最終演變成了現代鳥類。

阿瓦拉慈龍系在早期擁有相對較長的前肢，強壯的手掌以及用來食肉的牙齒。隨著時間的推移，阿瓦拉慈龍的手臂進化成了小型類似鼴鼠的手臂以及一隻位於前肢末端的小爪子，它們最終也就形成了翅膀。

彭氏西域爪龍化石和烏拉特半爪龍化石同時也揭示了侏羅紀晚期和晚白堊世時期動物體形的逐漸變化。前肢的變化擁有最為明顯的差異，也證明了“鑲嵌進化”的存在，這種理論表明，特徵可以彼此獨立地以不同的速度發展。

這種現象也不是每個祖先物種都具有的相同形態特徵。金山大學的副教授和研究成員稱：“具有過渡特徵的化石樣本可以將奇異的解剖學特徵與更典型的解剖學特徵聯絡起來。”

兩億三千萬年前，地球上的第一種恐龍和狗一般大，和鴕鳥一樣用兩足奔跑，兩條後腿可以撐起整個身體。又過了幾千萬年，第一種恐龍的後代繁衍成一個形態不同的龐大家族。有些恐龍的後代又長又重，比藍鯨還長，比大象還重，有的恐龍又小又輕，小得和腳踏車一般大小，輕的似乎風兒輕輕一刮，就要順風而行；有的恐龍十分兇猛，是連血帶肉一起吃的動物，有的恐龍非常溫順，只吃植物，在這許多恐龍家族中，有一些獵食性的恐龍，它們的身體漸漸變小，越來越像鳥類：骨骼中間空了，身體變得很輕，腦袋也不斷變大，行動變得很快。前肢越來越長，它們身上的鱗片和鱗甲都沒了，身體上又長出了又長又漂亮的羽毛，它們的前肢還可以像鳥的翅膀一樣拍打。它們又為了躲開敵害或尋找足夠的食物而轉移到樹上生存，它們在樹木之間跳躍，降落慢慢地都有了滑翔的能力。到了最後它們飛向藍天變成了天之驕子——鳥類。