
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. Em 2015, um dinossauro com penas, ossos e tecidos moles de 99 milhões de anos de idade foi descoberto em Mianmar.

Muitos dinossauros não-aviários são conhecidos por terem tido penas. Evidência direta de penas existe para os seguintes gêneros, listados na ordem atualmente aceita e pela data de publicação. Em todos os exemplos, as evidências descritas consiste de impressões de penas, exceto as marcadas com um asterisco (*), o que denota gêneros conhecido por ter tido as penas com base em provas do esqueleto ou químicas, tais como a presença de "puxadores pena".
| Coelurosauria |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||