16 שנים לאחר מכן בשנת 1817, מאובן הפטרוזאור השני התגלה. Sömmerring ציין את קווי הדמיון בינו לבין נשפון ממין "Vespertilio murinus" וטען שממצא זה דומה אף יותר לעטלפים, שכן גופו ומוטת כנפיו היו קטנים מאוד וראשו היה קצר. בשנת 1888, חוקר הטבע האנגלי ריצ'רד ליידקר (Richard Lydekker) הכלילו בסוג והמין היחיד פטנודרקון ("Ptenodracon"), ובשנת 1913 הפלאונטולוג האנגלי החובב רג'ינלד הולי (Reginald Hooley) אף יצר לו תת-משפחה ייחודית, ה"פטנודרקונים" (Ptenodraconinae). בניגוד לכל אלו, עם הזמן התברר כי המאובן הוא פטרודקטילוס צעיר. בתקופה זו, מקרה נפוץ היה שמאפיינים של פרטים צעירים נחשבו לכאלו המייחדים מין או סוג מסוים. משום כך, מספר המינים התעצם באופן משמעותי אך שגוי. לדוגמה, בשנים 1859 ו-1860 הפלאונטולוג הגרמני Hermann von Meyer תיעד יותר מ-40 פרטים, אותם סיווג ל-20 מינים שונים. אחד מהממצאים האלו תואר כמין פטרודקטילוס חדש, "Pterodactylus crassipes", אולם כמאה לאחר מכן התברר כי זהו פרט מהמין ארכאופטריקס, המוכר כ"פריט הארלם" (Haarlem Specimen; מס' TM 6428).
בסביבות שנת 1825, הפלאונטולוג ואספן המאובנים הגרמני Georg zu Münster החזיק בגולגולת ולסת תחתונה מאובנות, אותן שלח אל Sömmerring כדי לקבל את חוות דעתו על אופין. Sömmerring טען שהן שייכות לעוף מים, וככל הנראה סוג הקרוב לסדרת הצוללנאים או למשפחת השחפיים. Münster לא השתכנע, ושלח יציקה של הגולגולת לפלאונטולוג הגרמני Georg August Goldfuss. בניגוד ל-Sömmerring, הוא שייך אותה למין פטרודקטילוס נוסף, לו קרא "Pterodactylus muensteri". ל-Goldfuss עצמו היה שלד חסר זנב, אך בעל גולגולת דומה, אותו הוא סיווג כמין פטרודקטילוס אחר, "Pterodactylus crassirostris". אף על פי זאת, Goldfuss לא היה יכול לדעת ששני המאובנים שייכים בעצם לסוג שונה, סקפוגנתוס ("Scaphognathus"), שנכלל בקבוצת פטרוזאורים נבדלת שהייתה לא ידועה בזמן זה.
העניין החל התבהר בשנת 1839, כש-Münster קיבל לידיו שלד שלם בעל זנב ארוך ודק. כתוצאה מכך, Meyer הציע לחלק את מיני הסדרה על פי אורך זנבם, הצעה שגלגולה בשנת 1901 היו שתי תת-הסדרות "רמפורינקויים" ("Rhamphorhynchoidea") קצרי הזנב, וה"פטרודקטיליים" ("Pterodactyloidea") ארוכי הזנב. לפני כן, בשנת 1834 חוקר הטבע הגרמני Johann Jakob Kaup קרא למינים השונים "Pterosauri", ולאחר מכן, בשנת 1842 הפלאונטולוג האנגלי ריצ'רד אוון הציג את הסדרה בעלת השם "Pterosauria".
ניתן לראות כי המחקר הראשוני בתקופות אלו היה מקרטע ושגוי לפעמים. לדוגמה, בעבר כל הבדל קטן במאפייני הפרט יוחס לשוני מיוני, מה שהוביל לכינון מינים רבים מכפי שהיו במציאות. אופי זה של המחקר נבע מכך שמדעני התקופה נאלצו להסתמך על תיעוד מאובנים דליל במיוחד, גם של קבוצות בעלי חיים אחרות. אולם בתקופה זו נתגלו מאובנים רבים וחשובים להבנת הסדרה, בהם תגליותיה של הפליאונטולוגית מרי אנינג בשנת 1820 באזור העיירה האנגלית ליים רג'יס, גילוי המאובנים הראשונים מתקופת הליאס (ראשית תור היורה) ומתור הקרטיקון, וגילוי הממצאים הראשונים ביבשת אמריקה. כמו כן, חלק מהשאלות הבסיסיות לגביהן נפתרו זה בתקופה זו: האם אלו עופות או עטלפים, כפי שטענו חוקרים שונים בתחילת המאה ה-19, או שמא בעלי חיים ייחודיים? עם זאת, בסוף פרק זמן זה התחוללה מלחמת העולם השנייה, שהייתה עיכוב רציני למחקר סדרה זו. המאמר המדעי האחרון בנושא הפטרוזאורים שפורסם בערב המלחמה היה בשנת 1938, ובמשך כ-35 לאחריו פורסם קומץ קטן במיוחד של מאמרים. במהלך המלחמה נהרסו ונאבדו ממצאים רבים שלא תועדו, אולם חלק לא מבוטל מהם שרדו וחיכו לפרסומם, ולימים אחדים מהם התגלו כמינים חדשים.
ניסיונות שחזור.
השערות רבות הועלו בנוגע למראם של הפטרוזאורים, ולא תמיד הם תוארו כזוחלים מעופפים. הראשונה שבהם הופיעה בשנת 1830 על ידי הזואולוג הגרמני Johann Georg Wagler, שתיאר את הפטרודקטילוס כבעל חיים שחיין, המשתמש בכנפיו באופן דומה לזה של הפינגווין. בנוסף, הוא סיווג אותם יחד עם זוחלים ימיים אחרים למחלקת בעלי חיים נפרדת, "Gryphi". שחזור אחר נעשה על ידי הזואולוג האנגלי
אדוארד ניומן (Edward Newman), אשר בשנת 1843 זיהה את הפטרוזאורים כחיות כיס טורפות ומעופפות, בעלות אוזניים קטנים ופרווה המכסה את גופם.
August Goldfuss תיאר אותם בשנת 1831 כזוחלים מעופפים, המטפסים על סלעים וצוקים. התיאור הועתק בשנת 1836 על ידי הפלאונטולוג האנגלי ויליאם בקלנד (William Buckland), שכלל אותו בחלק אותו תרם לכתיבת הספר התאולוגי “Bridgewater Treatises on the Power Wisdom and Goodness of God as manifested in the Creation”. בשנת 1840, פרסם אספן המאובנים האנגלי תומאס הוקינס (Thomas Hawkins) את "ספר דרקוני הים הגדולים" (The book of the Great Sea Dragons). בספר הוא תיאר אותם כבעלי כנפיים דומות לאלו של העטלפים, וניזונים מגוויתו של איכתיוזאוריה. על פי הוראותיו של ריצ'רד אוון, האומן האנגלי בנג'מין הוקינס (Benjamin Hawkins) פיסל שתי דמויות גדולות של פטרוזאורים, בשביל שיוצגו בתערוכה הגדולה שנערכה בשנת 1851 בהייד פארק שבלונדון. פסלים אלו, שהיו הניסיון הראשון לשחזר את הפטרוזאורים באמנות תלת-ממדית, הוצבו לתצוגה בארמון הבדולח, ולאחר התערוכה הועברו לפארק בסידנהאם (Sydenham), לונדון.
המדען הצרפתי Louis Figuier הכליל בספרו "La Terre avant le Déluge" (1863) שחזור שיצר האומן הצרפתי Édouard Riou. בהתבסס על עקבות מסלול הליכה שנראתה שתיעדה כביכול את סימני זנבו ורגליו של פטרוזאור ארך זנב, האומן תיאר רמפורינקוס הולך על ארבע גפיו. אולם, בשנת 1940 התברר כי משאירי העקבות האמיתיים היו למעשה פרוקי רגלים ממשפחת זנבי החרב (Limulidae).
המחקר המאוחר: אמצע המאה ה-20 והלאה.
במהלך שתי המאות שחלפו מאז הניסיונות הראשונים לפענח את המאובנים המשונים הללו, חקר הפטרוזאורים התפתח מאוד. מקובץ מאובנים מצומצם שהתגלו בתקופתו של קיווייה, החלה עלייה משמעותית במספר המינים, שסופה בכ-120–150 המינים השונים שתועדו ברחבי העולם (נכון ל-2013). עד שנת 2012, התגלו כבר בין כ-5,000 עד כ-6,000 מאובנים שונים. התקדמות הטכנולוגיה אפשרה לחשוף פרטי מידע חדשים, ששיפרו את המחקר בנושא. לדוגמה, מיקרוסקופי אלקטרונים סורקים אפשרו לבחון ממצאים בקנה מידה של מיליארדית המטר (נאנומטר), הקרינה האולטרה סגולה אפשרה לגלות מבנה רקמות רכות שלא נראו לעין בלתי מזוינת, הטומוגרפיה הממוחשבת אפשרה לסרוק ולגלות את צורת המוח והמבנה הפנימי של העצמות מבלי לפגום בהם.
עד שנת 1973, המאובן הקדום ביותר היה של דימורפודון ("Dimorphodon") מתקופת הליאס (תחילת תור היורה). אולם, בשנים הבאות התגלו הממצאים הראשונים מתקופת מהטריאס העליון. על אף זיהויים שגויים של מאובנים מתקופת הטריאס העליון (סוף תור הטריאס) כפטרוזאורים, פרט הטריאס הראשון התגלה רק בשנת 1973 באיטליה. בשנה זו, הגאולוג האיטלקי רוקו זמבלי (Rocco Zambelli) תיאר פרט שזהותו בלתי מוטלת בספק מהגיל הגאולוגי נוריאן (Norian) – פרק הזמן האמצעי בתקופת הטריאס העליון. הפרט, ששלדו היה כמעט שלם, סווג על ידי זמבלי כאודימורפודון מהמין "Eudimorphodon ranzii". באותו הזמן, ממצאים שונים בני הנוריאן התגלו ברחבי העולם, ואלו היו כ-20 פרטים של אודימורפודון ("Eudimorphodon"), פטיינוזאורוס ("Peteinosaurus"), פראונדקטילוס ("Preondactylus") ואוסטריאדקטילוס ("Austriadactylus").
ממצאים אלו הובילו לשתי תגליות חשובות לגבי האבולוציה של הפטרוזאורים הראשונים. ראשית, מאובני המינים השונים תועדו במקומות מרוחקים אחד מהשני בעולם. שנית, המאובנים שנמצאו שייכים למינים הנבדלים אחד מהשני – כאלו השייכים לשושלות אבולוציוניות שונות – הנראים כבר כפטרוזאורים מפותחים. על כן, המסקנה העולה מאלו היא שהפטרוזאורים נפוצו ברחבי העולם עוד בתקופה זו, והציגו שונות גדולה עוד בתחילת תיעוד המאובנים שלהם. משום כך, התגליות מצביעות על היסטוריה אבולוציונית ארוכה שנמשכה עוד לפני תקופת הטריאס העליון. מאז, ערש הפטרוזאורים נותר חידה עלומה עד ימינו (נכון ל-2014)
מאז שנת 2006 מתרחש כנס עולמי בנושא הפטרוזאורים, הנקרא Flugsaurier. הוא מיועד לפלאונטולוגים ובעלי עניין בתחום, שמתקבצים אליו מרחבי העולם. הכנס נמשך ימים אחדים, בו דנים בנושא, מציגים מחקרים, ופועלים להעצים את ההבנה ושיתוף הפעולה. לכנס מובאים ממצאים כדי לאפשר לחוקרים לבחון אותו גם אם ידם לא הייתה משגת אותו בזמן ובמקום אחרים, ואף שחזורים בגודל מלא כדי להמחיש את מראה הפטרוזאורים. הכנס החמישי במספר יתקיים בין ה-25 ל-30 באוגוסט של 2015, באוניברסיטת פורטסמות', אנגליה.
חקר התעופה.