Coelurosauria ist die Gruppe, die alle Theropoda-Dinosaurier enthält, die mit Vögeln enger verwandt sind als mit Carnosauriern.
Es handelt sich um eine vielfältige Gruppe, zu der Tyrannosaurier, Ornithomimosaurier, Compsognathiden und Maniraptoren gehören; Maniraptora umfasst Vögel, die einzigen heute noch lebenden Nachkommen der Coelurosaurier.
Alle bisher entdeckten Paraves waren Coelurosaurier. Es ist wahrscheinlich, dass alle Coelurosaurier gefiedert waren.
Zu den diagnostischen Merkmalen von Coelurosauren gehören verlängerte Arme und gut entwickelte gelenkähnliche Knöchel (die mögliche Rotation des Knöchels ist reduziert, was bei der Fortbewegung hilfreich ist). Diese Merkmale können durch spätere Coelurosaurier (z.B. Vögel) verloren gehen oder verändert werden.
Eine Zunahme des Anteils des Großhirns, der vom Großhirn eingenommen wird, scheint bei den Coelurosauria stattgefunden zu haben und "setzte sich während der gesamten Evolution der Maniraptorane und frühen Vögel fort".