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中华龙鸟的化石长约1米，体重为3公斤，存在于1.4亿年的白垩纪。其化石是在1996年于中国辽西热河生物群中发现的。在最初时，人们以为是一种原始鸟类，后定名为“中华龙鸟”，最后证实，是一种小型的食肉恐龙。
中华龙鸟最初的骨架有1米左右，前肢粗短，爪钩锐利，后腿较长，这种身形对于奔跑非常有利，它的全身披覆着原始绒毛。一直以来，人类对于恐龙是否是鸟类的祖先持有不同的看法，中华龙鸟的出现，为人们的研究提供了很大的帮助。
中华龙鸟的身体特征与现今的鸟极为相似，它的脊柱与体表都有流苏一般的纤维状结构，科学家认为，这也许就是羽毛的前身，这并非是用于飞翔，主要功能就是保护皮肤与体温。中华龙鸟善于捕食，主要是因为它们的前肢粗短，爪钩锐利。中华龙鸟的牙齿内侧有着较为明显的锯齿状构造，头部方骨还未愈合，有四个颈椎和13个脊椎。中华龙鸟的尾巴很长，是躯干长度的两倍半，是兽足类科。近100年来，对于恐龙化石的研究，人们有突破性的进展，而中华龙鸟的化石的发现，更是最重要的发现之一，对于人们研究鸟类起源及恐龙生理、生态、演化等都有着不可估量的非凡意义。
中生代晚期，大批恐龙相继灭亡，人们也都相信，这个地球上曾经的霸主已经彻底完结了。其实，也许并非如此，恐龙中的一支或是几支，正在试图离开陆地，转向空中发展。最早具备“翅膀”的恐龙是翼龙，但是，这种翅膀并没有羽毛。翼龙有着很宽的胸骨，就如鸟类一样，有着龙骨突，可是，它们无法做长距离的飞行。在它们还没有成为空中征服者的时候，就在地球上绝迹了。
1996年8月，这是特殊的一天，在中国辽宁省，有一位农民捐出了一块化石标本，这个标本的体态较小，形似恐龙，牙齿粗壮锐利，尾椎特别长，有50多节尾椎骨，后肢长而粗壮。其中最吸引人的就是身上像羽毛一样的长度约8厘米的皮肤衍生物，最终确定这是最早的原始鸟类化石，后来就有了“中华龙鸟”的名字。
中华龙鸟与“带羽毛的恐龙”都是在辽宁北票四合屯发现的，也都是在一层2～7米厚的含有火山灰的湖泊沉积页岩中发现的。科学家认为，“带羽毛的恐龙”实际就是中华龙鸟化石标本的正模，二者是某一种动物的同一个个体。
德国有一种小型的兽脚恐龙，叫美颌龙，从中华龙鸟的形态特征与身体大小来看，两者有着很多相似点，可以将两者归为一类。中华龙鸟是两足行走的动物，长度在成年时可以长到2米。在中华龙鸟的背部有一列类似于“毛”的表皮衍生物，古生物学家认为这是原始的“羽毛”，所以，他们认为，中华龙鸟就是一种原始的鸟。不过，还有一些古生物学家却有不同的看法，他们认为，中华龙鸟皮肤的衍生物没有羽毛的特征，可是，一些类似于现生某下线爬行动物，如蜥蜴，它的背部则具有表皮衍生物结构，即角质刚毛，也有可能是纤维组织。
中华龙鸟有着很多恐龙所具备的特征，即头骨低且长；脑壳较小；眼眶后有较为明显的眶后骨；“下巴”也就是解剖学上的下颌，后部的方骨直；牙齿侧扁，样子像小刀，边缘有锯齿形的构造；腰臀部骨骼，解剖学上的腰带，中耻骨粗壮，向前伸；尾巴较长，有60多个尾椎骨，尾椎骨上有发达的神经棘和脉弧构造；前肢较短，仅为后肢长度的三分之一。中华龙鸟前肢的特征所显示的是，它的生活时代比德国的美颌龙要晚一些。
中华龙鸟身上那些似毛表皮衍生物的功能，让很多古生物学家投入了大量的精力，一些学者认为，这是一种象征性别的“装饰”物，另外一些学者认为，这是一种保温装置，很显然，后一种解释较为科学。小型的恐龙与小的始祖鸟，为了可以活动，而且是高效率的活动，他们应需要具备高的新陈代谢率，所以，它们就需要保持体温。这也就说明了，小型的恐龙有可能是温血动物，也就是恒温动物。