始祖鳥大小如烏鴉。它保留了爬行類的許多特徵，例如嘴裏有牙齒，而不是形成現代鳥類那樣的角質喙；有一條由21節尾椎組成的長尾巴；前肢三塊掌骨彼此分離，沒有癒合成腕掌骨，指端有爪；骨骼內部還沒有氣窩等。另一方面，它已經具有羽毛，而且已經有了初級飛羽、次級飛羽、尾羽以及復羽的分化，這都是鳥類的特徵。此外，它在一些骨骼形態上也表現出其它的一些鳥類特徵或過渡特徵，如它的第三掌骨已經與腕骨癒合，但第二和第一掌骨則尚未癒合，因此一些科學家認爲這正反映了鳥類掌骨都癒合成腕掌骨的開始。正是因爲鳥類特徵是在爬行類的特徵基礎之上進化、發展起來的，故有人將鳥類戲稱是“美化了的爬行動物”。
