其体长在2.1-2.3米左右，是小盗龙亚科最大的成员。这个物种具有几种独有的衍生特征。这些特征包括：中段尾椎的长度，是背椎长度的2倍、叉骨小型且极为细长、后肢很长，约是背椎总长度的3倍。如同其他的辽宁驰龙科恐龙，天宇盗龙的尾巴相当长，长约96公分，几乎是股骨长度的4.8倍。正模标本（编号STM1–3）是一个几乎完整、关节仍全连接的骨骼，只缺欠了尾巴末端。共有25节尾椎被保存了下来，被认为最多只缺欠了3节末端尾椎。化石是在中国辽宁西部凌源发现，发现于在义县组的大王杖子层。义县组是下白垩纪的地层，年代为巴列