根据已经发现的羽毛化石，可将羽毛的演化分为不同阶段。最早期的羽毛是不分支、笔直的管状羽毛；然后逐渐出现羽干不明显但有许多细小分支的羽毛；再后来出现的羽毛结构越来越复杂，也越来越像现在鸟类的羽毛。化石研究还表明，始祖鸟已经具有现代鸟类的所有羽毛类型。随着越来越多恐龙化石被挖掘出来，研究人员进一步发现，不会飞行的恐龙也具有各种羽毛，它们有的头顶上带有高高的冠羽，有的拖着长而美丽的尾羽，有的全身遍布绒羽，据此推测，羽毛的出现，使鸟类的飞行成为可能。

从具有羽毛到能够飞行，鸟类还经历怎样的漫漫长路呢？为了弄清这个问题，研究人员将始祖鸟和燕鸟骨骼化石，与鸽子的骨骼进行了对比（如上图），推测始祖鸟很可能不具备飞行能力。结合相关证据，有研究人员推测鸟类的飞行演化历程大致如下：对于长有羽毛的古爬行动物，通过扇动“两翼”，提高奔跑速度；鸟类祖先借助拍打翅膀爬上垂直的树干，使躲避天敌的能力增强，它们还逐渐学会在下树的过程中展开翅膀滑翔；经过长期的演化，最终成为掌握飞行技巧的鸟类。

关于飞行的起源，还有多种假说，随着证据的发现，这一秘密最终将会被揭示。