根據古生物學的化石記錄，可以確定鳥類是恐龍演化出來的、也是目前恐龍總目的下屬中唯一存活下來的物種，因為鳥類和非鳥恐龍這兩者在生物學上的構造極其相近，所以在生物學界中把鳥類認定為是現代的恐龍後代。鳥類的第一次出現溯源於中生代侏羅紀，最早的祖先是出土於中國遼寧的傷齒龍科恐龍「始中國羽龍」，而最有名的則是德國發現的始祖鳥；他們的身體特徵都同時具有鳥類和爬行類共有的特徵，例如有牙齒，前肢（翅膀）有指爪等。在中國東北新發現的中華龍鳥和孔子鳥被認為是連接恐龍和鳥類的一環，更像是有羽毛的恐龍，比始祖鳥的年代更久遠。所以說，恐龍其實並沒有完全滅絕，恐龍中的一部分演化成了鳥類；但將鳥和恐龍定為同一類依然不被社會大眾所熟知，因為非鳥恐龍等生物存在了一億年的時間，在日常生活中「非鳥恐龍」一詞不夠簡潔有力，如果要形容三疊紀～白堊紀中存活的非鳥恐龍，一般人還是習慣直接使用「恐龍」一詞；不過無論如何，至少可以確定在生物學界的主流觀點中，鳥類的祖先必定是恐龍。雖然多數學者都支持恐龍是鳥類的祖先的說法，但仍然有鳥類學家對此提出質疑，並堅持鳥類起源於三疊紀的槽齒類爬行動物假說。
但不管鳥類演化出來的「成因」如何，鳥類這種生命形態一旦出現以後就開始急速進化，以非常短的時間脫離了原本非鳥恐龍的生態位並適應了陸地中高階層和獨霸天空的生態位，以爆發式的增長的速度演化出了非常多種鳥類，有些更是出現了非鳥恐龍所沒有的新生命形式（例如：企鵝目需要長時間依賴在海水中才能存活，然而沒有一種非鳥恐龍是必須依賴海水的。）據一般推測，第三紀中新世是鳥類的全盛時期，後來冰期來臨、種群衰退，據估計歷史上曾經存在過大約10萬種鳥，而在冰河期之後只有10,000種、20餘目倖存，約為之前的十分之一；不過由於鳥類對各種環境的適應力極高，所以到了現代又輻射演化出更多的新物種
