鳥類の進化上の起源は、時代によりさまざまに揺れ動いてきた。鳥類の恐竜起源説が最初に脚光を浴びたのは、進化論発表の直後に発見された始祖鳥の骨格が、小型恐竜のそれと酷似していたことから始まる。また以前は起源を爬虫類の槽歯類 (Thecodont) などとされた時期もあったが、現在では、古生物学の発展から、恐竜の獣脚類から進化したというのが定説となり、系統学的には鳥類は恐竜に含まれる。すなわち恐竜は絶滅せず、その一部が鳥類に進化して現在でも生きているという解釈である。
中生代の鳥類の化石は19世紀に発見されたジュラ紀の始祖鳥（アーケオプテリクス）の他に、白亜紀の鳥と恐竜の双方の特徴をもつ、羽毛をもつ生物の化石が、1990年代以降、中国大陸など次々と発見されている。中でも空を飛んだミクロラプトルなどを含むドロマエオサウルス類は学者によっては鳥類に含めることもあるほど鳥類的であり、少なくとも鳥類の姉妹群であるとされている。ちなみに始祖鳥は現生鳥類の直接の祖先ではなく、進化の過程で分岐した古鳥類の一種である。
代表的な古鳥類は、ジュラ紀の始祖鳥の他、白亜紀のエナンティオルニス類・ヘスペロルニス・イクチオルニス・孔子鳥など。現在の地球上で鳥類に最も近縁なのはワニ類である。
主竜類 クルロタルシ類
偽鰐類（絶滅）
植竜類（絶滅）
ワニ（現存）
鳥頸類
翼竜（絶滅）
ラゴスクス（絶滅）
恐竜 --- 鳥類（現存）
非主流の仮説では、鳥類の恐竜起源に異論を唱える鳥類学者のアラン・フェドゥーシアが「鳥は、恐竜ではなく、ロンギスクアマ（小型の樹上性爬虫類）から進化した」という説を唱えている。フェドゥーシアと彼の支持者の主な反論をまとめると以下の通りである。
鳥に近いとされているグループの恐竜は恐竜としては小型でも飛ぶには重過ぎる
走行説、捕虫網説などの恐竜が飛行するにいたるまでを説明する仮説がいずれも空力学的に不適切
鳥類も恐竜も発生途上で前肢の2本の指が退化するが、鳥類は親指と小指が退化するのに対し、恐竜は薬指と小指が退化する
恐竜を起源とする説では保温のために羽毛が発達したとするが、走鳥類の羽毛が退化して毛のようになっているのに対して飛行した祖先を持たない恐竜達が飛ぶことに適した羽毛を持ったとするのは無理がある。
フェドゥーシアは、生物進化を研究する学者としては例外的に分岐学を受け入れない人物である。そのため、議論の共通基盤を持たない彼の説は鳥類関連の学界においても孤立している。