最早的鳥類化石，迄今已發現了六個個體，而且儲存完好，這些鳥化石，即“始祖鳥”，這是世界上最早的鳥。

它們出現於晚侏羅紀，距今1億多年了。自1861年發現第一個化石標本，至今只發現於德國巴伐利亞索倫霍芬附近的印板石灰岩中。當時，這裡是一個熱帶淺水珊瑚礁瀉湖，偶然的機會，始祖鳥跌落在水中，儲存為化石。由於這裡的石灰岩質地緻密細膩，適於石印材料，因此成為一個採礦坑。

第一個標本在1861年於坑深20米處採到，骨架完全，羽毛秀麗，形象逼真，前翼有爪的殘留，尾椎骨很長，嘴內長有牙齒，因此顯示了爬行類向鳥類進化的過渡性質，成為生物進化史的難得的例項和辯證唯物主義的好材料。

關於鳥類的進化，有一派觀點認為，鳥最早是用四個翅膀滑翔的，只是後來才進化成骨骼輕巧、拍動雙翼的飛行高手，如我們今天所見。這一理論最近得到了對始祖鳥化石最新研究結果的支援。研究表明，始祖鳥的背和腿如翅膀一樣，也長有長羽毛。

始祖鳥化石在鳥類化石中最有名，這次研究使用的是人類最早在140年前發現的始祖鳥化石，目前儲存在德國柏林洪堡博物館。據英國《新科學家》雜誌網站近日報道，丹麥哥本哈根大學動物學家佩爾·克里斯蒂安森和哥本哈根地質研究所古生物學家尼爾斯·邦德經標本分析認為，始祖鳥在背、腿以及可能在脖底處長有廓羽，而且這些廓羽與現代鳥類相似。兩位科學家的分析結果證實了此前關於這隻始祖鳥後腿長有羽毛的說法。

2003年10月，加拿大卡爾加里大學的一位研究生在《新科學家》雜誌上發表報告，稱柏林始祖鳥的腿長有3～5釐米長的羽毛，並認為這些羽毛太短不能用於飛翔，可能是始祖鳥的祖先有四個翅膀，這些羽毛是其後翼的殘留物。

2003年年初在中國遼西出土的小型食肉恐龍化石也有力地支援了最原始鳥類使用四翼滑翔的觀點。這一被稱為“顧氏小盜龍”的恐龍化石顯示，其四肢均覆蓋有飛行用的羽毛。

顧氏小盜龍的出現晚於始祖鳥2000萬年，是現知與鳥類關係極為密切的最古老兩腳食肉恐龍。克里斯蒂安森指出，事實上，始祖鳥除了長臂，其餘骨骼不是與鳥類而是與小型食肉恐龍相同。

從顧氏小盜龍的發現和對始祖鳥腿上羽毛的分析，兩位丹麥科學家還得出結論說，與飛行有關的進化過程是從羽毛開始的，而使鳥強壯善飛的那些骨骼上的變化，如鳥類典型的肩關節、有力的腕關節、短背和短尾，都是後來逐漸發生的。《新科學家》網站說，美國康涅狄格州大學的鳥類進化專家阿蘭·布拉什也同意這一觀點。

鳥類化石極其少有，要解決有關鳥類進化的問題需要發現和研究更多的化石。目前，始祖鳥化石仍然是己知最古老的帶有羽毛的恐龍化石。全世界發現的6具始祖鳥化石中，只有3具身體上存有羽毛，而其中1具已丟失。