有大量的化石证据表明，恐龙在经历了6500万年前那次大灭绝事件后，并没有彻底消失，而是进化成了鸟类。而在6500万年前那颗巨大的行星撞击地球之前，恐龙似乎早就为进化成鸟类做好了准备，科学家们从化石中发现，很多恐龙在侏罗纪就已经出现了羽毛。
那么恐龙身上的这些羽毛，跟今天鸟类身上的羽毛是否相似，有何不同？
恐龙身上的羽毛一开始是非常简单的结构，是一种由鳞片演化而来的毛发状突起。此前，科学家们在德国发现了一种生存于侏罗纪晚期的恐龙，因其尾巴与松鼠类似，因此当时的科学家们称之为“似松鼠龙”（Sciurumimus）。似松鼠龙的化石保存得十分完好，有完整的骨骼及软组织的精细细节。更引人注目的是，该化石在尾巴基部和身体其他部位保留了丝状的羽毛。
这些羽毛非常的简单，如下图所示，就是一种简单的突起，并没有今天鸟类身上的羽毛的那种柔软细腻的羽片。
但恐龙身上的羽毛很快变得复杂起来。在“似松鼠恐龙”之后的有羽毛恐龙，它们身上的大多数羽毛跟今天的鸟类相似，即从羽轴分叉出来的多个柔软的毛状结构。例如，在中国出土的华丽羽王龙，是已知的体型最大的带羽毛的恐龙，其身长在9米左右，体重达到1.4吨，这种恐龙生存在大约1.05亿年前的白垩纪早期。
在华丽羽王龙的化石被发现之前，科学家们普遍认为，巨型恐龙的身体相对表面积较小，不利于散热，其体表不可能有羽毛。但华丽羽王龙的发现，改变了科学家的认识，实际上，在1亿年前的白垩纪开始，至少在食肉恐龙中，羽毛的分布可能相当广泛。
华丽羽王龙的羽毛，从远处看跟今天鸟类的羽毛非常相似，比如鸵鸟或刚出生不久的小鸡，但是在微观结构上，今天的鸟类的羽毛要复杂很多。但是到了白垩纪晚期，一些与鸟类关系非常密切的恐龙的羽毛，已经非常接近今天的鸟类的羽毛。
例如，白垩纪晚期的达科他盗龙，这种恐龙已经长得跟鸟类十分相似，它们有镰刀型的巨爪，还有翅膀，身上布满了丰富的巨型羽毛。
关于达科他盗龙已经长出羽毛的证据，并非来自化石上的羽毛印痕，而是羽茎瘤，即羽毛固定在骨头上的附着点的痕迹（有点像被拔了毛的鸡身上的密密麻麻的小洞洞）。羽茎瘤只与羽状羽毛相关，羽状羽毛完全由坚硬的中央轴和钩在一起的倒钩构成：
虽然大多数鸟类都有羽状羽毛，但有些鸟类（如鸵鸟）从未长出羽状羽毛，几乎所有幼鸟孵化时都有简单的羽状羽毛。例如，鸵鸟的羽毛除了有柔软的中心轴外，其整体是完全非结构化的，如下图所示：
