化石证据有很多，其中最著名的就是
始祖鸟（archaeopteryx）的化石，共发掘出十件，均采自德国
巴伐利亚省，地质年代为距今1.45亿年前的中生代晚
侏罗纪。
始祖鸟和鸽子一般大小，具有
爬行类和鸟类之间的过渡形态，将其归入鸟类的主要特征是具有羽毛、锁骨间锁骨愈合为叉骨、前肢变形为翼、开放式骨盆和后肢四趾（三前一后）。
始祖鸟身上类爬行类的特征有：具槽齿；双凹型椎体；18-21枚分离
尾椎骨支撑的长尾；前肢3枚分离的掌骨；指端具爪；腰带骨未愈合；胸骨无龙骨突；肋骨无钩状突；具腹膜肋等。
迄今为止尚未发现早于始祖鸟的化石鸟类确证。在上世纪90年代我国出土了大量中生代鸟类和兽脚类恐龙化石，如孔子鸟（Confuciusornis）、华夏鸟(Cathayornis)、中国鸟(Sinornis)、长翼鸟(Longipteryx)等。这些古鸟类群都代表着始祖鸟以后鸟类演化历史上的大规模适应辐射，是显现出古鸟进化的过渡类型。
认为鸟类起源于恐龙的学说称为兽脚类恐龙起源假说，是当前鸟类起源说的主流。此学说认为鸟类起源于蜥臀类恐龙的后代兽脚恐龙，为小型肉食性、两足行走、颈长灵活、骨骼轻便具空腔的兽脚恐龙里的虚骨龙类。虚骨龙类具类似鸟类叉骨的雏形，手部出现半月形腕骨，尾骨缩短愈合，表明其适应飞行的进化趋势。
资料来源：刘凌云，郑光美，
《普通动物学》