鸟类最先出现在中生代侏罗纪,爬虫类和鸟类的始祖究竟是什么生物,在古生物学家中仍很有争议（多认为鸟类的祖先是爬行动物）.
100多年前,有人估计鸟类可能是由恐龙变来的.但在以往的发现和研究中,从未发现任何鸟类以外的动物身上有羽毛.然而,从1996年起,古生物学家相继在热河生物群化石带,发现了中华龙鸟、原始祖鸟、尾羽龙、北票龙、中国鸟龙、小盗龙、原羽鸟等恐龙化石,尾部或前肢上长有绒毛状羽毛,尤其是原始祖鸟的尾巴上,长满了装饰性的扇状羽毛,表明了羽小肢的存在.这些保存完好的化石,显示了鸟类的肩带、翅膀、龙骨突等身体形态的进化过程.科学家们据此认为,现代的鸟类就是恐龙的后代,恐龙仍与人类生活在同一蓝天下.
鸟类可能是由兽脚亚目恐龙进化而来.最早的鸟类表现出与恐龙中的驰龙科有明显的相似性.鸟类新生代开始发展且于现代鸟类的结构无明显差别.在适应于多变环境条件的同时,鸟类发生了对不同生活方式的适应辐射.