结构因为适应飞行而有大幅改变、特化，而且目前没有牠们最直接祖先的化石证据，所以目前对翼龙目的演化起源了解不多。因为牠们的踝部结构，翼龙类被认为与恐龙是近亲。目前已有数个相关理论，其中近年最盛行的理论是类似斯克列罗龙（"Scleromochlus"）的鸟颈类主龙、能以二足方式站立的原始主龙形类派克鳄、或者是类似沙洛维龙的原蜥形目动物。目前至少有一位翼龙类专家，大卫·安文（David Unwin），认为这些动物因为个别的生理特征，都不符合翼龙类祖先的假设。克里斯·班尼特、大卫·彼得斯曾先后提出翼龙类属于原蜥