De Coelurosauria vormen een onderverdeling van de Avetheropoda, een groep uit de Theropoda, vleesetende dinosauriërs. 

De klade is voor het eerst in 1986 door Gauthier gedefinieerd als de groep bestaande uit de vogels en alle theropoden die nauwer verwant zijn aan de vogels dan aan de Carnosauria. Thomas Holtz gaf in 1996 een iets exactere definitie door "Carnosauria" te vervangen door Allosaurus. Paul Sereno gebruikte in 1998 in plaats van "vogels" Neornithes en verving "theropoden" door Neotetanurae; Padian had het in 1999 weer over Carnosauria en nu Tetanurae. In 2004 gaf Holtz een veel strakkere definitie: de groep bestaande uit de huismus, Passer domesticus, en alle soorten nauwer verwant aan Passer dan aan Allosaurus fragilis. Sereno sloot voor alle zekerheid in 2005 ook Sinraptor dongi en Carcharodontosaurus saharicus uit. Deze groep omvat naar alle waarschijnlijkheid alle levende vogels. Zij is de zustergroep van de Carnosauria.

Vroeger werd in fenetische zin "Coelurosauria" gebruikt voor alle vleesetende dinosauriërs van klein postuur. De naam werd in 1914 gepubliceerd door Von Hüne. De bovenstaande definitie is echter strikt op afstamming gebaseerd, waarbij andere eigenschappen irrelevant zijn, wat wel blijkt uit het feit dat Tyrannosaurus rex, toch bepaald geen kleintje, volgens moderne inzichten tot de Coelurosauria behoort, samen met de overige Tyrannosauroïden. Een andere deelgroep vormt de Maniraptoriformes. Beide deelgroepen bezaten op zijn minst protoveren en waren warmbloedig; wellicht geldt dit voor de hele groep. Het oudste bekende lid van de groep is wellicht Proceratosaurus uit het Bathonien.

Een mogelijk kladogram is het volgende van Senter uit 2007:

1 Coelurosauria, 2 Tyrannosauroidea, 3 Coeluridae, 4 Compsognathidae, 5 Maniraptoriformes, 6 Ornithomimosauria, 7 Maniraptora, 8 Therizinosauroidea, 9 Therizinosauridae, 10 Alvarezsauridae, 11 Oviraptorosauria, 12 Oviraptoridae, 13 Ingeniinae, 14 Paraves, 15 Avialae, 16 Aves, 17 Ornithurae, 18 Deinonychosauria, 19 Troodontidae, 20 Dromaeosauridae, 21 Unenlagiinae, 22 Microraptoria, 23 Dromaeosaurinae