El sinornitosaurio (Sinornithosaurus, “lagarto-ave chino”) fue descubierto por paleontólogos del Instituto de Paleoantropología y Paleontología de Vertebrados de Pekín en la provincia de Liaoning, en el nordeste de China, en 1999. Es el dinosaurio emplumado más completo que se ha descubierto. Los dos ejemplares conocidos, dos adultos casi completos, además de un tercer fósil que puede ser un ejemplar joven, aparecieron en uno de los yacimientos de dinosaurios más ricos y mejor conservados del mundo, la formación Yixian, que tiene una antigüedad de entre 122 y 125 millones de años, correspondiente al Cretácico inferior. En aquella época, la región era una zona volcánica salpicada de lagos de agua dulce y cubierta de extensos bosques formados por ginkgos, coníferas, cicadas y helechos con semillas. En el suelo del bosque y en las orillas de los lagos crecían licopodios, equisetos, helechos y algunas plantas con flores primitivas, entre las que se encontraba la planta carnívora más antigua conocida. El clima era subtropical y húmedo, aunque con una corta estación seca. Los fósiles, enterrados en finísimas cenizas volcánicas, han conservado detalles de su anatomía externa, como piel, pelo, plumas…

El sinornitosaurio es un dinosaurio bípedo de un metro treinta de longitud y treinta kilos de peso, uno de los miembros más antiguos del grupo de los dromeosaurios, dinosaurios carnívoros dotados de una enorme garra curvada en cada pie. Sin embargo, el sinornitosaurio se parece más a las aves primitivas, como Archaeopteryx, que a los dromeosaurios posteriores como el velocirraptor, lo que confirma el íntimo parentesco evolutivo entre ambos grupos. La cabeza del sinornitosaurio es estrecha y alargada, con ojos grandes y dientes afilados. Las patas delanteras, relativamente largas y terminadas en tres dedos largos con garras curvas, le permiten trepar a los árboles, aunque también es un buen corredor, gracias a sus fuertes patas traseras. La cola es larga y bastante rígida, lo que le ayuda a mantener el equilibrio tanto en el suelo como en los árboles.

El sinornitosaurio está completamente cubierto de plumas. En la cabeza, las plumas son cortas, simples mechones de filamentos parecidos al plumón. En las patas y en la cola son largas, formadas por barbas unidas a un cañón, aunque carecen de las barbillas que enganchan las barbas entre sí y que dan rigidez a las plumas de las aves. A lo largo del lomo, las plumas tienen una longitud intermedia. Los estudios de la estructura microscópica de las plumas del sinornitosaurio han determinado que éstas eran de varios colores.

Los dientes de la zona media de la mandíbula superior del sinornitosaurio son más largos, y están recorridos en su parte posterior por un surco que comunica con una cavidad situada sobre la mandíbula. Se ha propuesto que esa cavidad alojaba una glándula productora de veneno, de manera que el animal, al morder a su presa, le inoculaba el veneno. Los dientes eran lo bastante largos para atravesar el plumaje de las aves de la época; además, los dientes del extremo del hocico, inclinados hacia adelante, le servían para desplumar a sus presas antes de devorarlas.