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  在中國鳥龍的標本週圍巖石都發現了羽毛的痕跡,環繞者身體與前肢。在相同地層也發現許多鳥翼類的化石,中國鳥龍與當地鳥翼類的羽毛痕跡非常類似。羽毛痕跡長3到4.5公分,由絲狀物所構成,可大致分成兩種形態,顯示它們是早期的羽毛。第一種是數條絲狀物聚合成一叢,類似現代鳥類的絨羽。第二種則分佈於前肢周圍,多叢絲狀物附著至一個主幹,類似現代鳥類的羽毛結構。然而,中國鳥龍的羽毛並沒有次要分支與小型羽支,而現代鳥類的飛羽具有這些結構,這些特徵可形成現代鳥類的分散羽片。  中國鳥龍的發現支援了鳥類飛行的「從地面起飛」理論。而「從樹上滑翔」理論則假設鳥類是從樹棲恐龍演化而來,這些樹棲恐龍從樹枝間滑翔移動。另一方面,「從地面起飛」理論則假設鳥類從奔跑恐龍演化而來,這些奔跑恐龍的羽毛具有隔熱作用,或是求偶的展示物。然而,四翼恐龍小盜龍的發現,顯示原本的鳥類演化理論過度單純化,不同的近鳥類恐龍同時發展出「從地面起飛」與「從樹上滑翔」的演化模式,並各自擁有相對應的生活方式。  除了羽毛以外,中國鳥龍可以拍打牠們的手臂,牠們是最早發現擁有類似鳥類肩帶的恐龍之一。中國鳥龍也擁有類似鳥類的骨盆與後肢,以及非常長的手臂。  「Dave」(編號NGMC - 91)的羽毛覆蓋了整副身體,包含了眼睛前方的頭部、頸部、前肢、大腿,尾巴末端則有菱形羽塊,類似始祖鳥。

  中國鳥龍屬於馳龍科,馳龍科是一群行動敏捷的肉食性恐龍,擁有鐮刀狀的第二趾爪,也包括恐爪龍與猶他盜龍等屬。千禧中國鳥龍生存於下白堊紀的阿普第階,約1億2500萬年前,使牠們成為最早、最原始的馳龍科恐龍之一。郝氏中國鳥龍、編號NGMC 91標本都發現於年代較晚的地層,約1億2200萬年前。中國鳥龍身上的羽毛,顯示較晚期的馳龍科可能也擁有羽毛,而非鱗片或簡易原始羽毛。  中國鳥龍目前已擁有至少兩個種。模式種是千禧中國鳥龍("S. millenii"),是在1999年被敘述。第二個種是郝氏中國鳥龍("S. haoiana"),是在2004年所敘述,與千禧中國鳥龍的差異在於頭顱骨與臀部的特徵。種名"haoiana"獻給中科院院士、古生物學家郝詒純。一個暱稱為「Dave」的手盜龍類標本(編號NGMC 91),其儲存狀態極好,可能代表中國鳥龍的第三個種,或是幼年個體。但2007年的種系發生學研究,顯示這個標本可能是小盜龍的近親。在2011年,菲力·森特(Phil Senter)提出這是因為標本的錯誤鑑定導致的結果,並將編號NGMC 91標本編入於千禧中國鳥龍。在2012年的另一份研究,也將這個標本編入於千禧中國鳥龍。

  中國鳥龍是由北京中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的徐星、汪筱林、吳肖春等人發現於中國遼寧省的義縣組。化石几乎完整,並擁有羽毛痕跡。在中國鳥龍之前,義縣組還發現了四種有羽毛恐龍:原始祖鳥、中華龍鳥、羽龍、以及北票龍。  中國鳥龍的正模標本(編號IVPP V12811)目前存放在中國北京的古脊椎動物與古人類研究所。第二個標本(編號NGMC 91)可能是個幼年的中國鳥龍。在2001年,季強等人勉強地替NGMC 91化石標名,因為該標本的狀態雖然相當完好,但是在分開石塊時,幾乎所有的骨頭都散開了,只能辨認出石塊上的骨頭輪廓。這使科學家難以辨認該化石的特徵,無法確定牠們的歸類。這個編號NGMC 91的標本又俗稱「Dave」,發現於中國遼寧省凌源市,與模式標本的發現地相距130公里,目前存放在中國地質博物館。另外,在「Dave」的腳部附近,發現了一種魚類(狼鰭魚)的化石。

  

  在2009年,一群美國與中國科學家檢驗一個千禧中國鳥龍的顱骨,發現牠們的牙齒能夠分泌毒液,是第一個被確認的能夠分泌毒液的恐龍。研究人員發現,千禧中國鳥龍的上頜中段有長牙,後側有一條明顯的溝痕,許多現代有毒動物也具有類似的長牙。除此之外,他們還發現長牙上側的上頜骨內有帶狀空間,研究人員推測這裡可能容納類似毒腺的軟組織。  研究人員推論,千禧中國鳥龍演化出有毒腺體與長牙,並以鳥類等小型動物為食,將毒液注入獵物的體內,類似現代的蛇。他們並推測,千禧中國鳥龍的嘴部前端有微向前傾、短而尖狀牙齒,是用來剝去鳥類的羽毛。  在2010年,另一個研究團隊提出不同看法,質疑中國鳥龍並非有毒動物。牠們提出許多獸腳類恐龍也具有類似的有溝痕牙齒,例如某些馳龍科,因此這並非中國鳥龍獨有的特徵。他們也提出化石曾遭到擠壓、變形,因此齒槽也受到變形,所屬牙齒被推擠出來,因此牙齒本身並沒有特別長,而是化石化過程中的擠壓結果。最後,他們認為先前研究發現的毒腺空間,可能只是正常的鼻竇。  同年,主張中國鳥龍是有毒動物的研究人員們,在同份期刊提出他們的反駁。他們認同許多獸腳類恐龍也具有有溝痕牙齒,但僅限於有羽毛的手盜龍類;並進一步提出假設,認為原始主龍類可能已具有分泌毒液能力,而某些後期演化支仍保有這項原始特徵。他們也認同長牙並非位於原始的位置,曾在化石化過程中被移動位置,但仍表示牙齒本身就比較長。他們提出中國鳥龍的未經研究標本,牙齒呈天然狀態,則已顯示該牙齒是比較長的。

  在2010年的一項研究,根據羽毛的顯微細胞結構,推測中國鳥龍的羽毛有明顯的不同顏色。

  在2011年,科學家比較恐龍、現代鳥類與爬行動物的鞏膜環大小,提出中國鳥龍可能屬於無定時活躍性的動物,覓食、移動行為跟白天黑夜沒有正相關,只休息短暫時間。
中國鳥龍屬(屬名:"Sinornithosaurus",意為「中國的鳥蜥蜴」),是種馳龍科的有羽毛恐龍,化石發現於中國的義縣組,年代為下白堊紀的中巴列姆階。中國鳥龍是第五個發現的有羽毛恐龍,並且在1999年被發現時,是最類似鳥類的有羽毛恐龍。其他馳龍科恐龍,例如伶盜龍,也被認為擁有羽毛。第一個標本發現於遼寧省的四合屯,屬於義縣組的九佛堂地層,地質年代約1億2450萬年前。其他標本發現於遼寧省的大王仗子地層,地質年代較年輕,約1億2200萬年前。