中生代的翼龙大致可分三类，一类是早期的翼龙，主要生活在早侏罗纪，喙嘴龙是这一类的代表。它产于德国佐伦霍芬地区，恰巧与始祖鸟产于同地、同时代的地层中，它是刚从爬行类中分化出来不久，身体上的原始现象很多，如长尾巴、嘴中有长牙、前肢掌骨很短，使两翼扇动力量不大。它还不能自由飞行，只能从高处向低处滑行，这阶段的翼龙还不是它们的典型代表。到了晚侏罗纪，出现了翼指龙，它进化的尾巴极短，口中的牙齿也有退化，掌骨变长了，它可算为进化的中期产物。进入白垩纪后，翼龙的演化已达到了高峰、尾巴消失、牙齿没有了，头部有隆起的骨质嵴，骨骼中空、眼睛前方有巨大的孔洞，这样就减轻了头骨的重量，第四指骨更加伸长，扇动力量加大，使它能够自由飞翔，这个时期的代表是中国准噶尔翼龙。
一些专家经过对化石的研究，提出翼龙有可能是温血动物，其根据是它皮翼的结构。仔细观察它的印痕化石，发现外半部分坚硬，充满了又直又长的、平行排列紧密的纤维，僵硬而无弹性；内半部分（靠近身体的后半部分）纤维短且弯曲，排列疏松呈波状，有可能是皮毛，且皮膜也较软，具伸展性。翼龙生前两翼张开可有6～15米宽，但身体不大，在两翼有力的扇动下，要保持体内热量不散失就必须要有隔热的皮毛来保温。翼龙生活在湖边、海边，惯食鱼类，是食肉动物，但从化石腹部印痕上未发现胃中有食物，表明它们消化、吸收的速度很快，能够产生高能量来维持体温及提供动力，这为翼龙是温血动物又提供了一个证据。但是仅凭这两点还不能说明问题，还要再找更多的化石来观察，以发现更多的“微细附件”。如果翼龙是温血动物的论点得到了证实，它将证明翼龙进化的和鸟类一样先进，而并非是过去人们想象的那样笨重的飞行动物。
翼龙绝灭的原因还没有彻底搞清楚，但推测其原因很可能出在皮翼上。它的皮翼很薄弱，中间没有骨骼支撑，一旦皮翼破损就无法修补，影响了扇动能力造成两翼不平衡，皮翼越大这个弱点就越明显。而从爬行类进化出的鸟类在适应天空飞行方向能力比它们更强，在竞争中鸟类灵活地扇动翅膀，做着急飞、急停、空中急转弯等高难度动作，把翼龙打下了天空、打进了泥土中。因此尽管翼龙有可能也进化到了温血动物阶段，但由于进化速度不快、程度不高，最终还是被进化快、程度高的鸟类独霸了天空。
现代的皮膜翅膀动物——蝙蝠，吸取了翼龙的教训，抓住鸟类的弱处——不能夜间飞行（少数鸟除外），又重飞上了天空。它们靠着发达的听觉器官，用超声波来确定猎物、躲避危害，它们的五根指骨都延长进皮翼中起支撑作用，使扇动更为有力；而且指骨又可作隔挡，当一处皮膜损坏时不影响或不扩大到其他部分。同时，身体也不向大型化发展，提高了对环境的适应性，现在的蝙蝠只是吃鱼、昆虫、花粉甚至吸血，并不与鸟类争食，故能生存下去。
