A percepção de que dinossauros são intimamente relacionados com as aves levantou a possibilidade óbvia da existência de dinossauros emplumados. Fósseis de Archaeopteryx possuem penas bem preservadas, mas até o início da década de 1990 que claramente fósseis não-aviários de dinossauros, foram descobertos com penas preservadas. Hoje há mais de vinte gêneros de dinossauros com penas fósseis, quase todos são terópodes. A maioria é da Formação Yixian da China. As penas fósseis de um espécime, Shuvuuia deserti, apresentou teste positivo em testes imunológicos para a beta-queratina, a principal proteína nas penas das aves.