整的骨骼，缺少背部、头颅骨中段，化石曾遭到挤压。在死亡前，这个化石的胫骨曾断裂过。翼展估计约73公分。悟空翼龙被推测后肢之间有翼膜。在2009年，中国古生物学家汪筱林、亚历山大·克尔纳（Alexander Kellner）等人将这些化石叙述、命名。模式种是李氏悟空翼龙（"W. lii"），属名来自于小说《西游记》里的角色孙悟空；种名则是以中国科学院古嵴椎动物与古人类研究所的研究人员李玉同为名。