特征

手盗龙类的特征为细长的手臂与手掌，手掌具有三指，以及手腕上半月形的骨头。手盗龙类是唯一一群具有骨化胸板的恐龙。大部分蜥臀目恐龙的耻骨往前，但许多手盗龙类具有修长、往后指的耻骨，例如：镰刀龙类、驰龙类、鸟翼类、原始伤齿龙类。大部分古生物学家对于偷蛋龙类、衍化伤齿龙类的向前耻骨，认为这是逆演化现象。

在2004年，汤玛斯·荷兹与Halszka Osmolska列出六个手盗龙类的特征，包含：缺少或缩小的尺骨鹰嘴突（Olecranon process）、股骨的粗隆部更大…等。镰刀龙类、驰龙科、鸟翼类、原始伤齿龙科的中国猎龙，都具有修长且往后指的耻骨，而衍化伤齿龙科与偷蛋龙类的耻骨则往前指。在2007年，透纳等人则建立了七个共有衍征。

手盗龙类是第一群演化出飞行能力的恐龙演化支，但手盗龙类何时发展出飞行能力，目前还没有定论。某些驰龙科恐龙被认为具有滑翔或主动飞行的能力，例如：胁空鸟龙、小盗龙。偷蛋龙类的外形类似鸟类，但没有物种具有飞行能力，某些研究人员认为偷蛋龙类的祖先可能具有飞行能力。葛瑞格利·保罗（Gregory S. Paul）曾提出偷蛋龙类、镰刀龙类、阿瓦拉慈龙类、不属于手盗龙类的似蛋龙类恐龙都演化自可以飞行的祖先。

羽毛

几乎所有已知的手盗龙类演化支都拥有现代的正羽与飞羽，除了镰刀龙类，但它们被推论也具有正羽与飞羽；北票龙的化石保存了两种型态的羽毛。鸟类（或鸟翼类）拥有动力飞行能力或滑翔能力，可能还有某些驰龙科恐龙，例如胁空鸟龙。某些更原始的虚骨龙类恐龙也具有简易的羽毛，例如中华龙鸟，原始鸟臀目的天宇龙、翼龙目可能也具有毛状结构物。手盗龙类可能也具有这些原始羽毛或绒羽，至少在幼年阶段。

 金凤鸟的标本，胃部保存了种子

食性

长久以来，古生物学家推测手盗龙类是群高度适合食肉（Hypercarnivorous）的动物，高度依赖肉食，并主要猎食其他脊椎动物。进入21世纪之后，原有的恐龙理论多被重新推翻，古生物学家目前认为大部分的手盗龙类是杂食性动物，以植物、昆虫、其他动物为食。此外，种系发生学研究也助于厘清不同食性的手盗龙类的演化关系。Lindsay Zanno等古生物学家推论，原始手盗龙类是杂食性动物，后来演化出不同的食性，镰刀龙类、原始偷蛋龙类、少数鸟翼类演化成草食性动物，驰龙科演化成肉食性动物，阿瓦拉慈龙科、少数鸟翼类则是食虫动物，而伤齿龙科、衍化的偷蛋龙类则属于杂食性动物。

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。高斯特注意到这群动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超科、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。

在1993年，路易斯·齐亚比等人曾建立“Metornithes”，以包含阿瓦拉慈龙科、现代鸟类，都属于鸟翼类。在1995年，路易斯·齐亚比将其定义为：单爪龙与现代鸟类的最近共同祖先，以及其最近共同祖先的所有后代。

以下演化树是根据马克·诺瑞尔（Mark Norell）等人在2006年的研究，以及赛里诺在2005年的定义。

以下演化树则是来自于L.E. Zanno在2009年的研究，也参考赛里诺在2005年的定义。

其他理论

在2002年，斯特芬·柯瑞克斯（Stephen Czerkas）与袁崇喜根据某些手盗龙类的特征，例如：修长且往后指的耻骨、短坐骨、以及髋臼的穿孔，似乎在擅攀鸟龙科恐龙身上消失了。他们因此认为擅攀鸟龙科比手盗龙类原始，并假设手盗龙类在非常早期就从兽脚亚目分开演化出来，甚至从早于兽脚类的恐龙演化而来。张福成等人在叙述树息龙时，则发现树息龙的肩带似乎很原始，但仍将擅攀鸟龙科归类于手盗龙类。但全部的擅攀鸟龙科标本都为刚孵化幼体，而且它们同时拥有原始与先进的特征；这些现象可能导因于个体发生学，是它们早期身长阶段的正常现象。髋臼是臀窝上的一个洞，可允许动物有直立姿势，这是所有恐龙皆有的特征。

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