アヴィミムスは最初、当時は他の恐竜では知られていなかった鳥類に似た独特の特徴を持っていたため、鳥類に非常に近縁であることが示唆された。実際に、クルザーノフは著名な初期の鳥類である始祖鳥よりも近縁な現生鳥類の祖先であり、始祖鳥は以前考えられていたほど鳥類に近縁ではないと主張した。しかし、この意見は後の恐竜と鳥類の系統解析からは支持されていない。ほとんどの現在の研究者は始祖鳥よりも原始的な段階で分岐した鳥類に似た恐竜のグループであるオヴィラプトロサウルス類に分類している。1981年にクルザーノフはアヴィミムスを独自の科アヴィミムス科（Avimimidae）に分類した。1991年にサンカール・チャタジーはアヴィミムスを含むアヴィミムス形目（Avimimiformes）を創設した。これらのグループ名はいずれも単型として扱われる。最近の研究ではオヴィラプトル科（Oviraptoridae）に分類され、特にその中のエルミサウルス亜科（Elmisaurinae）に配置される。
アヴィミムスの化石はロシアの古生物学者により発見され、1981年にセルゲイ・クルザーノフ博士によって正式に記載された。化石は当初、クルザーノフによりジャトクタ層で発見されたと記載されたが、2006年に渡部真人らはクルザーノフは化石の由来を誤った可能性があり、より新しい時代のネメグト層のものである可能性が高いとしている。タイプ種はA. portentosusである。最初の標本には尾が見つからなかったため、クルザーノフはアヴィミムスには尾がなかったと結論した。しかし、後続の標本では尾椎が発見されており、尾があったことが確証されている。ほぼ完全な第二の標本は1996年に発見され、2000年に渡部らにより記載された。加えて渡部らはおなじ領域で多数のアヴィミムスのものとみられる小型獣脚類の足跡を同定している。アヴィミムスのものとされる孤立した様々な化石が発見されているが、A. portentosusとは異なっており1種以上の別の種がする可能性があり、これらは現在Avimimus sp.と呼称されている。2008年にフィリップ・カリー率いるカナダ、アメリカ、モンゴルの古生物学者チームはAvimimus sp.の化石の広大なボーンベッドを発見したと報告した。このボーンベッドはゴビ砂漠のバルンゴヨト層の10.5 m上にあるネメグト層にあった。チームは少なくとも10個体のアヴィミムスの化石があったと報告したが、この場所にはもっと存在している可能性がある。全ての個体が成体もしくは亜成体のものであったが、成体では大きさに差があまりなく、有限成長であったことが示唆される。成体では足根中足骨と脛足根骨の癒合度合いが高く、 筋肉の痕が目立った。複数の個体が一緒に発見されたことから群れで生活していたことが示唆される。
飛行機の発艦補助用として、ドイチェヴェルケ製の圧縮空気作動・伸縮式カタパルトが2基、飛行甲板の前端部分に内蔵された。これらは全長23mで、重量2,500kgの戦闘機を約140km/hまで、また重量5,000kgの爆撃機を130km/hまで加速するよう設計されていた。軌条の二重セットがカタパルトの後方から前部・中央エレベーターまで通じていた。格納庫内では、クレーンにより艦載機が折り畳み可能な発艦用トロリーの上に吊られた。この方式はアメリカ海軍のエセックス級航空母艦でも提案されていたものの、時間がかかりすぎるとして却下された。それからこの艦載機とトロリーの複合体はエレベーター上を飛行甲板まで運ばれ、レールに沿ってカタパルトの始点まで転がされた。カタパルトが作動したとき、圧縮空気の噴流は、カタパルト軌条孔内部の可動するスライドウェイを前方へ推進させる。各カタパルトの艦載機が発艦した後、発艦用トロリーはスライドウェイの終端まで達するが、牽引用連結ケーブルが解除されるまでその場所で固定されたままとなる。一度スライドウェイがカタパルト軌条孔を引き戻され、牽引用ケーブルがフックを外れると、発艦用トロリーは手動で回収プラットフォーム上へ前進し、Bデッキ上で船首楼甲板に下げられ、それから軌条への第二回目のセットを行って再使用するため、上部格納庫へと戻された。使用しない場合、悪天候から守るためにカタパルト軌条には圧延金属板製の覆いがかけられた。理論上はカタパルトの気蓄器が空になる前に、30秒に1機の率で18機の艦載機を発艦させることができた。それから気蓄器を充填するために50分を要した。圧縮空気を蓄えた2基の大型シリンダーは、2つのカタパルト軌条の間にある隔離された空間に配置された。この空間は飛行甲板よりは下であるものの、装甲された主甲板よりは上部にあった。こうした機器の配置決定は、戦闘で損傷を受ける潜在的な危険性に対して、軽い防御を与えるものでしかなかった。また発艦作業中、気蓄器の圧縮空気を開放する際の温度低下によって空気シリンダーの配管と制御設備が氷結するのを防ぐため、隔離区画内が電気によって摂氏20度まで加熱された。当初からグラーフ・ツェッペリンの全艦載機はカタパルト発進の常用を意図していた。自力での発艦は緊急時や、カタパルトが戦闘で損傷し、もしくは機械の故障により操作できない際に行われた。この方針が厳守されたか、または後に飛行試験や実戦経験を基として改修されたかには疑問が付される。特に気蓄器の容量が限られること、また発艦の間に不可欠となる充填時間が長いことが挙げられる。しかしこうしたシステムの1つの利点として、グラーフ・ツェッペリンは艦を風に向けて航行させる必要がなく、また風が弱すぎて重たい艦載機に十分な揚力を与えられない状況下でも機を発艦できた。さらにこの艦は、艦載機の発艦と着艦を同時に実施できた。迅速なカタパルト発艦を容易にし、また時間のかかるエンジンの暖機運転の必要性を除くため、格納庫の甲板上では最大8機までの艦載機が蒸気予熱器を用いて、空母からの発艦態勢を維持することができた。これらは艦載機のエンジンを摂氏70度の運転温度に維持できた。これに加え、エンジンオイルは専用の貯油槽で予熱され、それから発艦前の短時間のうちに手動ポンプにより艦載機のエンジンに入れられた。ひとたび艦載機がエレベーターで飛行甲板まで上がったとき、必要があれば、飛行甲板上のソケット部にコンセントをつなぐ電気予熱機を用いて機の油温を維持できた。このようにして、これらのエンジンをすでに通常の動作温度、またはその近辺に調整しておくことで、艦載機を即時カタパルト発進させることができた。