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  天宇盜龍的學名是來自山東省的天宇自然博物館,這是其正模標本所存放的地方。種小名是為紀念已故古生物學家約翰·奧斯特倫姆(John Ostrom),他在馳龍科(例如恐爪龍)及有羽毛恐龍的研究,有特別貢獻。

  天宇盜龍是中等身型的馳龍科,根據其正模標本STM 1-3,體長約有1.6米-1.8米。位於遼寧瀋陽師範大學的一具天宇盜龍標本尚未得到正式描述,是一具完全成年的標本,其體長在2.1-2.3米左右,是小盜龍亞科最大的成員。這個物種具有幾種獨有的衍生特徵。這些特徵包括:中段尾椎的長度,是背椎長度的2倍、叉骨小型且極為細長、後肢很長,約是背椎總長度的3倍。如同其他的遼寧馳龍科恐龍,天宇盜龍的尾巴相當長,長約96公分,幾乎是股骨長度的4.8倍。  正模標本(編號STM1–3)是一個幾乎完整、關節仍全連線的骨骼,只缺欠了尾巴末端。共有25節尾椎被儲存了下來,被認為最多隻缺欠了3節末端尾椎。化石是在中國遼寧西部凌源發現,發現於在義縣組的大王杖子層。義縣組是下白堊紀的地層,年代為巴列姆階至阿普第階之間,約1億2970萬到1億2210萬年前。大王杖子層的年代可以追溯至1億220萬年前。這個標本的骨骼發現一些未完全癒合的特徵,因此被推測是一個亞成年個體,因為。天宇盜龍的軟組織並沒有被儲存下來,與該地熱河群的其他獸腳類化石不同。

  與後肢比較之下,天宇盜龍的前肢相當短,只有後肢的53%。大部分其他馳龍科的前肢/後肢比例,可以多於70%。  雖然天宇盜龍的體型較小盜龍亞科的大,但後下肢也相對較長,這點與小盜龍亞科相同。但是,大部分其他馳龍科的後下肢卻相當短。天宇盜龍的脛跗骨/股骨比例,大於1.30;而蒙古伶盜龍的脛跗骨/股骨比例,卻少於1.10。除了較長的後肢外,天宇盜龍的前肢也較其他馳龍科的短。例如體型相當的伶盜龍,其手臂與腿的長度比例約為0.75,而天宇盜龍的卻只有0.53。

  與其他馳龍科恐龍相比,天宇盜龍的手臂比例較短,顯示了牠們手臂的用途與其他馳龍科有所不同。小盜龍亞科(如小盜龍)的前肢長而粗壯、具有飛羽,因此被認為具有滑翔能力。不過,天宇盜龍的前肢較短、小型叉骨,及橫向較寬的喙突,都顯示牠們不適合滑翔或飛行。

  根據徐星等人的種系發生學分析,天宇盜龍是勞亞大陸的基底馳龍科恐龍。牠們似乎擁有一些勞亞大陸馳龍科所沒有的特徵,但這些特徵卻可以在鳥翼類及岡瓦那大陸馳龍科(如南方盜龍、鷲龍、內烏肯盜龍、脅空鳥龍及半鳥)中發現。研究人員亦發現,天宇盜龍擁有一些小盜龍亞科單系群的特徵。由於天宇盜龍混合了這兩種特徵,故研究人員認為天宇盜龍是種原始小盜龍亞科恐龍。若是如此,其他長臂的小盜龍亞科,應該是後來獨自演化出飛行的能力。  不過,研究人員提出另一可能性,天宇盜龍也有可能是勞亞大陸的馳龍科恐龍中,非小盜龍亞科的的原始物種。無論如何,天宇盜龍的發現,提供了更多有關馳龍科早期演化的資料,亦展示了牠們初期的多樣性發展。
天宇盜龍屬(屬名:)是馳龍科下的一屬恐龍,生存於下白堊紀,約1億2200萬年前。牠們的化石是在中國遼寧西部發現。相較於遼寧的其他馳龍科恐龍,天宇盜龍明顯較為原始。模式標本擁有一些北半球馳龍科所沒有的特徵,之前僅發現於南半球馳龍科及原始鳥翼類。故此,專家認為牠們就是過渡性物種,填補了北半球及南半球馳龍科之間的空隙。相較於其他馳龍科,天宇盜龍的叉骨較為小型,而前肢也較為短。