虚骨龙类（Coelurosauria）是群多样性的
兽脚亚目恐龙。又名空尾龙类。包含许多次
演化支，例如：
暴龙超科、
似鸟龙下目、以及
手盗龙类（也包含鸟类）。虚骨龙类的范围为：兽脚亚目中，所有亲缘关系接近鸟类，而离
肉食龙下目较远的物种。
有羽毛恐龙几乎都属于虚骨龙类，使许多科学家认为大部分虚骨龙类拥有某种程度的羽毛。
虚骨龙类(Coelurosauria)古爬行动物。属蜥龙类的兽脚类。体躯小，构造轻巧，肢骨中空。以两足行走。我国四川发现的“
中国虚骨龙”(Sinocoelurus)即属此类。
虚骨龙类恐龙是兽脚类恐龙中一个群体非常庞大且多样化的生物群，也是兽脚类恐龙中进化程度最高的类。它们自侏罗纪中期兴起，到白垩纪已演化得非常普遍了。与体型庞大笨重的食肉恐龙相比，虚骨龙的体型更小，行动更敏捷，前肢更长，下颌更长、更尖。它们跑得很快，能够捕食昆虫和小型哺乳动物。繁盛于白垩纪的虚骨龙类恐龙有驰龙类、伤齿龙类、
窃蛋龙类、
似鸟龙类、镰刀龙类和暴龙类等。
大部分虚骨龙类是二足掠食动物，并包含了所发现的最大的（
暴龙）与最小的（
小盗龙、
小驰龙）肉食性恐龙。虚骨龙类的特征包括：
荐骨比其他恐龙还长；尾巴坚挺的连接至臀部；弯曲的
尺骨；虚骨龙类的
胫骨也比
股骨长；虚骨龙类的重要腿部肌肉不再附着于尾巴，而是附着在
髋骨上，这些肌肉将变得较短、较轻。
化石证据显示大部分虚骨龙类可能拥有原始羽毛。R. Prum与A.H. Brush在一个2002年的研究宣称羽毛起源自虚骨龙类
演化支，包含
中华龙鸟与鸟类，而这些羽毛可能不存在于更原始的
兽脚亚目生物群，例如：阿贝力龙超科、
角鼻龙科、以及腔骨龙科。因此，羽毛是先进
兽脚类恐龙的特征（例如虚骨龙类），并可能起源自这个生物群的最原始成员。
另外，几乎每个虚骨龙类支系都有至少一个物种曾发现羽毛的化石痕迹。
美颌龙科、
暴龙超科、
似鸟龙下目、
偷蛋龙下目、
镰刀龙超科、
阿瓦拉慈龙科、
驰龙科、以及
伤齿龙科都曾发现过羽毛痕迹。
擅攀鸟龙科的所有标本都发现覆盖者羽毛。在不计入现代鸟类的状况下，已发现的的虚骨龙类的羽毛结构原始、简易，某些虚骨龙类化石更发现了鳞片皮肤痕迹，包含：大型的
暴龙科、
侏罗猎龙、
擅攀鸟龙。这些鳞片皮肤痕迹都位于后肢、尾巴部位，而擅攀鸟龙的化石同时也保存了羽毛痕迹，侏罗猎龙的化石周围，也有发现疑似原始羽毛的可疑痕迹。大部分虚骨龙类与现代鸟类的足部仍具有鳞片，少部分物种的足部覆盖者羽毛，例如
近鸟龙，现代的
岩雷鸟。
大部分古生物学家将现代鸟类视为仅存的虚骨龙类（尤其是
手盗龙类），但并非所有鸟类学家都这么认为。在过去，许多科学家认为只有虚骨龙类恐龙演化出羽毛，
天宇龙。鸟臀目的管状毛与
兽脚类的原始羽毛是否是同源演化的结果，或者是
平行演化的特征，还没有结论。
侏罗纪晚期出现许多完整的虚骨龙类化石。始祖鸟的化石发现于德国
巴伐利亚州，约1亿5500万到1亿5000万年前。
虚骨龙、
嗜鸟龙、
长臂猎龙、编号WDC DML 110的
伤齿龙科化石，都发现于
怀俄明州的
莫里逊组，约1亿5000万年前。
树息龙与
足羽龙的化石发现于中国的道虎沟化石层，
地质年代有些争议，约1亿6000万年前，或是1亿4500万年前。侏罗纪晚期的虚骨龙类分布广泛，呈现出高多样性，显示出它们在这之前就以高度分开演化。
自从虚骨龙下目在1914年建立后，它们已被证明是一群极为多样化的
演化支。1960年代之后，数个有区别的虚骨龙类支系被承认，并被建立为
下目，包含
似鸟龙下目、
恐爪龙下目、
偷蛋龙下目、以及慢龙下目（之后被镰刀龙下目所取代）。大部分的现代研究根据
系统发生学命名法，且避免排列等级，而那些
双名法的研究人员，例如麦可·班顿（Michael Benton），也避免在虚骨龙类之内列出不同的下目，而是改列个别的科。
如同肉食龙下目包含大型
兽脚类恐龙，虚骨龙类传统上也当作小型兽脚类恐龙的集中地，但80年代与90年代的研究，显示出某些虚骨龙类其实是更原始的兽脚类恐龙，尤其是
腔骨龙超科。另外，许多长久以来被认为属于肉食龙下目的生物群，例如
暴龙科，被认为是大型的虚骨龙类恐龙。大型、
草食性或
杂食性的
镰刀龙超科一度被认为是
蜥脚下目或
鸟臀目的近亲，也被改列到虚骨龙类。
在2007年，菲力·森特（Phil Senter）整理自从1984年以来的59份虚骨龙类研究；发现自从2005年以来，虚骨龙类的演化关系已大致确定。他提出最早的虚骨龙类应类似
虚骨龙科的
虚骨龙与
长臂猎龙，而稍异于
暴龙超科的
帝龙、
始暴龙。
腔尾龙是个无资格名称，是由休尼博士（Friedrich von Huene）在1929年所建立，有时被列于恐龙名单上。该名称可能是个排版错误；休尼博士原本要将一个不确定的化石列为
虚骨龙