侏罗纪晚期出现许多完整的虚骨龙类化石。始祖鸟的化石发现于德国巴伐利亚州，约1亿5500万到1亿5000万年前。虚骨龙、嗜鸟龙、长臂猎龙、编号WDC DML 110的伤齿龙科化石，都发现于怀俄明州的莫里逊组，约1亿5000万年前。树息龙与足羽龙的化石发现于中国的道虎沟化石层，地质年代有些争议，约1亿6000万年前，或是1亿4500万年前。侏罗纪晚期的虚骨龙类分佈广泛，呈现出高多样性，显示出牠们在这之前就以高度分开演化。在白垩纪早期，中国辽宁省的义县组出现大量、多样化的虚骨龙类与鸟类。义县组的所有兽脚类恐龙