尾羽龍屬

生理结构

如同许多其他手盗龙类，尾羽龙具有爬行动物、鸟类的混合特征。
尾羽龙有着短、方形的头颅骨，口鼻部类似喙，在上颌前端只保存有少数锐利、长的牙齿。它们拥有长后肢，身躯体结实，显示它们可能是快速的奔跑者。尾羽龙的身体覆盖者构造简单的短绒羽。在它的尾巴及手部有对称的正羽，上有羽枝与羽片，这些羽毛的长度为15到20公分。这些原始羽毛延者第二指排列，如同其他手盗龙类与鸟类的原始羽毛。尾羽龙的化石没有保存者附着于前肢的次要飞羽，这点与驰龙科、始祖鸟、以及现代鸟类不同。有可能是尾羽龙在生前时，手臂已没有羽毛，或者原本有，但没有保存于化石之中。由于羽毛的短小及对称，以及短手臂，可见尾羽龙是不能飞的。
尾羽龙被认为是种杂食性动物。在至少两个标本中发现了胃石。在某些草食性恐龙、鸟翼类的会鸟、以及现代鸟类中，这些胃石位于沙囊的位置中。相反地，大部分兽脚亚目却是肉食性的，它们亦缺乏兽脚亚目普遍的锯齿牙。
尾羽龙具有短尾巴，末端坚挺，尾椎数量少，如同鸟类与偷蛋龙下目。另外在短尾巴末端，有一丛羽毛。它们的骨盆与肩膀原始，颅骨的许多处也有原始的特征，例如：方轭骨、鳞骨、方骨、颧骨、下颌孔。尾羽龙的第三指缩短，类似原始鸟类与偷蛋龙科的雌驼龙。尾羽龙的肋骨有钩突，牙齿类似鸟类，身体的整体比例相近于现代的无法飞行鸟类。
尾羽龙已知的化石都发现于中国辽宁省的尖山沟，属于义县组。在过去，尾羽龙似乎是该地区的常见动物。当地还生存着其他有羽毛恐龙，例如帝龙、中国鸟龙。

羽毛

尾羽龙的发现，产生许多鸟类与恐龙演化关系的研究与争议。这些演化的争议可归纳如下：尾羽龙属于偷蛋龙下目、或是鸟类、或者两者皆是。
因为尾羽龙明显地具有正羽，类似现代鸟类，而且数个亲缘分支分类法一致地将尾羽龙归类于偷蛋龙科，所以尾羽龙在刚发现时，成为鸟类演化自恐龙最明确的证据。
俄亥俄大学的恐龙学家兼鸟类演化专家劳伦斯·威特默（Lawrence Witmer）指出：“在非鸟类兽脚亚目恐龙身上所发现的明确羽毛，造成宛如原子弹般的冲击，使得鸟类与兽脚类恐龙演化关系的任何争论显得可笑。”
 
但是，并非所有科学家都认为尾羽龙是恐龙，有些科学家持续地提出反对意见。古生物学家艾伦·费多契亚（Alan Feduccia）反对鸟类与兽脚类恐龙之间有演化关系，他认为尾羽龙是种无法飞行的鸟类，而且跟恐龙没有接近亲缘关系。在2000年，T.D. Jones与其他人将尾羽龙的身体比例，与无法飞行的鸟类、兽脚亚目比较，他们指出尾羽龙的脚与不能飞却适于行走的新鸟亚纲很相似，例如鸵鸟，因而做出尾羽龙是鸟类的结论。在2005年，G.J. Dyke与马克·诺瑞尔（Mark Norell）批评了Jones等人研究在科学方法上有瑕疵，并提出完全相反的结论。
其他没有正式加入争论的研究人员，例如周忠和等人，则承认尾羽龙的分类倾向是有争议的。

亲缘位置

在亲缘分支分类法中，尾羽龙一般都是与偷蛋龙科有亲缘关系，位于偷蛋龙科中的原始位置。切齿龙是偷蛋龙科中唯一比尾羽龙原始的物种。
大部分的科学家认为尾羽龙是鸟类的恐龙祖先。但在2004年，Halszka Osmolska等人提出一个亲缘分支分类法研究，做出不同的结论。他们根据偷蛋龙科的大部分类似鸟类特征，而将偷蛋龙科置于鸟纲，使得尾羽龙既是偷蛋龙科，也是鸟类。在这个研究中，鸟类演化自更原始的兽脚类恐龙，而其中一支系变得无法飞行，重新演化出原始的特征，成为偷蛋龙科。这个假设很有说服性，并为某些古生物学书籍所接受，例如麦可·波顿的《Vertebrate Paleontology》一书。
有学者认为，这些化石其实是一种从能飞行的祖先（可能是始祖鸟）演化而来的不能飞鸟类的化石。这种认为尾羽龙是后来成为不能飞的见解，亦受到一些认为鸟类是从恐龙演化的学者的支持。
其他科学家，例如史蒂芬·切尔卡斯（Stephen Czerkas）与赖瑞·马丁（Larry Martin），则认为尾羽龙根本不是兽脚类恐龙。他们认为尾羽龙与其他手盗龙类都是无法飞行的鸟类，而鸟类其实是从非恐龙的主龙类演化而来。