Hầu hết các mẫu vật của Archaeopteryx được phát hiện từ tầng đá vôi Solnhofen ở Bavaria, miền nam Đức, là một lagerstätte, một dạng địa chất hiếm và đáng chú ý bởi các hóa thạch được bảo quản trong điều kiện hoàn hảo tới từng chi tiết có niên đại vào khoảng giai đoạn Tithonia sớm của kỷ Jura,[9] từ 150.8–148.5 triệu năm trước.[10]

Archaeopteryx có kích thước gần bằng một con quạ,[3] với đôi cánh rộng tròn ở hai đầu cánh và một cái đuôi khá dài so với chiều dài cơ thể. Chúng có thể đạt tới chiều dài 500 mm, với khối lượng ước tính khoảng từ 0,8 đến 1 kg.[3] Lông vũ Archaeopteryx, mặc dù ít được ghi nhận hơn các đặc điểm khác, lại có cấu trúc rất giống với lông vũ hiện đại.[9] Mặc dù có nhiều đặc điểm của chim,[11] Archaeopteryx cũng sở hữu nhiều đặc điểm của khủng long phi điểu. Không giống như các loài chim hiện đại, 'Archaeopteryx có hàm răng nhỏ,[9] cũng như đuôi dài, những đặc điểm mà chúng chia sẻ với các loài khủng long đương thời.[12]

Bởi vì nó có các đặc điểm phổ biến ở cả chim và khủng long phi điểu, Archaeopteryx thường được coi là một mắt xích nằm giữa chúng.[9] Vào những năm 1970, John Ostrom, theo bước tiên phong của Thomas Henry Huxley năm 1868, đã lập luận rằng những con chim tiến hóa từ nhóm khủng long chân thú và Archaeopteryx là một bằng chứng quan trọng cho luận điểm này; nó có một số đặc điểm của chim, chẳng hạn như xương đòn, lông vũ, cánh và ngón chân đầu tiên bị đảo ngược cùng với cả những đặc tính từ khủng long. Ví dụ, nó có một bướu hướng xuống dài ở xương mắt cá chân, các vòm kẽ răng, một bướu trám bịt thuộc ụ ngồi và các xương chevron dài ở đuôi. Cụ thể là, Ostrom phát hiện ra rằng Archaeopteryx khá giống với họ khủng long chân thú Dromaeosauridae.[13][14][15][16][17][18][19][20][21]

Bộ lông chim

Mẫu vật của Archaeopteryx rất đáng chú ý do lông bay phát triển rất tốt của chúng. Chúng không đối xứng rõ rệt và cho thấy cấu trúc của lông bay ở các loài chim hiện đại, với các vane được ổn định bằng kiểu sắp xếp barb-barbule-barbicel (các dạng lông tơ trên lông vũ).[27] Lông đuôi bất đối xứng thấp hơn rất giống với các loài chim hiện đại và cũng có vane chắc chắn. Ngón cái chưa có một búi lông cứng hay lông giả có thể di chuyển riêng.