顾氏小盗龙是发现的第一批会飞的
恐龙。对于鸟类飞行起源这个谜，一百多年来学术界一直存在着两大推断：“树栖起源说”和“地栖起源说”， 这个问题仍然存在着争议。
顾氏小盗龙正型标本全长仅约77厘米，食性为肉食。躯干相对较短，仅为后肢长的44%～50%，尾比身体长；其以
桡骨具突出的
二头肌结节、前肢第Ⅰ指很短、单一胸骨平且大、
耻骨强烈弯曲、
胫骨拱曲等可与
赵氏小盗龙相区分。顾氏小盗龙最引人注目的特征是其身体上除了发育着绒羽状羽毛外，在其前、后肢及尾后部还发育着非常长的扇形飞羽或
尾羽。其前肢上飞羽的分布形式与现代鸟类的相似，初级飞羽约12枚，次飞羽约18枚；前者明显长于后者，前肢外侧的飞羽羽片呈不对称状而内侧的飞羽羽片对称。最不寻常之处是其后肢
股骨、胫骨及骨上亦发育有很长的羽毛，其中骨上的最长且其外侧的亦呈不对称状，与前肢上的飞羽类似。第15～18尾椎以及之后的尾椎上发育较长的尾羽，向后逐渐变长。这种羽毛分布形式表明从兽脚类恐龙向鸟类的演化过渡之中，可能经过了一个四翼阶段，同时也表明这类小型的奔龙类可能已具备了一定的滑翔能力。科学家推测，它们利用四肢覆盖的羽毛，可以从一棵树飞行到另外一棵树——这有点类似于鼯鼠的“飞行”方式。
2003 年1月23日出版的《自然》杂志封面文章发表
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所发现的四翼恐龙，文章中
徐星等人将四翼恐龙命名为“顾氏小盗龙”。 属名“小盗龙”有小偷之意，种名“顾氏”则是为纪念为热河生物群做出重大贡献的中国著名古生物学家
顾知微院士。
“地栖假说”，这一理论认为鸟类的祖先生活在地上，它们肢体上的羽毛有助于行动，帮助捕食或者逃避捕食者。经历了一个高速奔跑的阶段之后，最终演化出飞行的本领。通过仔细研究“顾氏小盗龙”等带羽毛恐龙的化石标本。
徐星博士认为，“顾氏小盗龙”的发现为“树栖起源滑翔说”提供了最直接的
化石证据。
2005年10月16日，在
盐湖城举行的
美国地质学会年会上，得克萨斯州科技大学的古生物学家萨克·查特吉等人提出的一个新的理论：在滑翔中，顾氏小盗龙的后翼呈Z型横（侧）排列，在前翼下方起稳定作用，这个构造活像一架
双翼机。但是有人认为这些原始的驰龙科不能滑翔。