Gefiederte Dinosaurier und ihre Evolution zu Vögeln scheinen eine relativ neue Idee zu sein, doch sie ist ungefähr so ​​alt wie Charles Darwins Evolutionstheorie selbst. Im Jahr 1861, zwei Jahre nach der Veröffentlichung von „Über die Entstehung der Arten“ , grub der Paläontologe Christian Erich Hermann von Mayer einen später als Archaeopteryx bezeichneten dinosaurierähnlichen Vogel aus, der auf ein Alter von etwa 150 Millionen Jahren datiert wurde. Dieses Skelett, das erste jemals entdeckte Vogelfossil, brachte die paläontologische Gemeinschaft auf die Idee, dass Vögel und Dinosaurier verwandt seien. Die Evolution selbst war noch eine neue Idee, und die Vogel-Dinosaurier-Debatte wurde zum Schlachtfeld für Darwins Theorie.

Zu den frühen Befürwortern der Verbindung zwischen Vögeln und Dinosauriern gehörte der Anatom Thomas Huxley, ein Freund und überzeugter Befürworter von Darwins Werk, der sich gegen den Darwin-Gegner Richard Owen stellte. Owen und andere Skeptiker glaubten, die Ähnlichkeiten zwischen Dinosauriern und Vögeln seien eine Folge konvergenter Evolution und ohne jeglichen Zusammenhang. Diejenigen, die an die Verbindung glaubten, waren immer noch von ihren eigenen Fragen und Zweifeln geplagt, insbesondere davon, wie sich das Fliegen entwickelt hat. Zu dieser Frage bildeten sich zwei Lager: die von unten nach oben gerichtete Gruppe, die glaubte, Federn hätten sich entwickelt, um beim Jagen von Beute das Laufen und Springen zu erleichtern, und die von Bäumen nach unten gerichtete Gruppe, die glaubte, Federn hätten das Heruntergleiten von Bäumen erleichtert.

Die Debatte um Dinosaurier und Vögel dauerte Jahrzehnte und gipfelte in Gerhard Heilmanns „Die Entstehung der Vögel“ , das 1926 auf Englisch erschien. Das Buch enthielt Beiträge wie die Ablehnung einer Verbindung zwischen Vögeln und Flugsauriern (mit der Begründung, ihre Ähnlichkeiten seien eine Frage konvergenter Evolution). Heilmann argumentierte jedoch letztendlich gegen eine direkte Verbindung zwischen Dinosauriern und Vögeln, da er fälschlicherweise glaubte, Dinosaurier hätten keine Schlüsselbeine gehabt, was einen deutlichen anatomischen Unterschied zwischen ihnen und Vögeln dargestellt hätte. „Die Entstehung der Vögel“ schien die Frage nach Dinosauriern und Vögeln endgültig geklärt zu haben, doch leider war die Schlussfolgerung falsch.

Die weitere Erforschung von Dinosauriern und Vögeln nahm in den folgenden Jahrzehnten ab, ebenso wie ein Großteil der Dinosaurierpaläontologie, bis sie in den 1960er Jahren mit der Dinosaurier-Renaissance wieder auflebte. Die Entwicklung der DNA-Sequenzierung in den darauffolgenden Jahren stellte die Verbindung zwischen Dinosauriern und heute lebenden Vögeln eindeutig fest. Interessanterweise stammen viele der neueren Funde aus der Kreidezeit, im Gegensatz zum Archaeopteryx, der in die frühe Jurazeit datiert wird. Zu diesen Funden gehören der Dromaeosaurus , Troodonten , und Oviraptorosaurier . Die mit den Vögeln am nächsten verwandte Dinosauriergruppe sind die mächtigen Theropoden, wobei der nächste lebende Verwandte des T-Rex das Huhn ist.

Die Frage nach der Verwandtschaft von Dinosauriern und Vögeln ist weitgehend geklärt, doch zu den Einzelheiten gibt es noch viele Fragen. Die Frage nach dem Ursprung des Fliegens ist zwischen den Gruppen „vom Boden aufwärts“ und „von Bäumen abwärts“ umstritten, doch weiß man heute, dass sich Federn unabhängig vom Fliegen entwickelten. Bei vielen Theropoden wurden Federkiele gefunden, kleine Vertiefungen im Knochen, wo Bänder das Skelett mit den Federn verbinden. Diese Federn dienten verschiedenen Zwecken, unter anderem der Thermoregulation zum Überleben bei niedrigeren Temperaturen. Es ist möglich, dass Federn ursprünglich gar nicht zum Fliegen dienten und das Fliegen ein Zufall der Evolution war.

Eine weitere heikle Frage im Zusammenhang mit der Verbindung zwischen Dinosauriern und Vögeln ist die Evolution der Finger. Die reptilienartigen Vorfahren der Dinosaurier besaßen fünf Finger, bei den Theropoden reduzierten sie sich auf drei (Ring- und kleiner Finger fehlten). Vögel besitzen zwar ebenfalls drei ähnliche Finger in ihren Flügeln, doch ihr Verlust entspricht dem Verlust von Daumen und kleinem Finger – ein deutlicher anatomischer Unterschied. Um diese Diskrepanz zu erklären, argumentiert die Frameshift-Hypothese, dass dieselben Finger in unterschiedlichen Positionen exprimiert werden und dass der genetische Mechanismus, der die Finger hervorbringt, sie nicht an eine feste Position bindet.