La primera ave que apareció sobre la tierra fue el Archaeopterix lithographica, que vivió en Europa hace unos 140-150 millones de años, hacia finales del Jurásico. Su nombre viene del término “archaeopterix” (ala antigua), y de la piedra calcárea empleada como litográfica de imprenta donde aparecieron sus restos.

Al parecer por los restos que nos han quedado, esta primitiva ave era del tamaño similar al del cuervo actual. Los músculos pectorales de esta especie eran débiles, de lo que se deduce que no debió de ser un excelente volador. A esto se le añade la robustez de las patas y la larga cola (compuesta de 23 vértebras), como la de los reptiles pero emplumada. Su pico estaba dentado.

El hallazgo de los primeros restos fósiles de esta especie se llevó a cabo en la región de Baviera (Alemania). Al parecer, debido al estallido de un violento temporal dos ejemplares de Archaeopterix se vieron arrastrados por los fuertes vientos hacia el interior de un lago lejos de la orilla, donde se ahogaron.

En 1990, se encontró en la provincia china de Liaoning el fósil de un ave cuyo tamaño era similar al de un gorrión, y cuya antigüedad se estima entorno a 10-15 millones de años posterior a las primeras aves. Presentaba las alas y la cola similares a las existentes, aunque sus costillas, pelvis y extremidades posteriores eran aún primitivas.

Aves fósiles también han aparecido en España, concretamente en la ciudad de Cuenca. En el año 1998, se hallaron restos procedentes del Cretácico inferior (entre 120-130 millones de años). Huesos del hombro y la cola idénticos al de las aves, pero con la pelvis y las extremidades posteriores muy primitivas.

Podemos definir al ave como un vertebrado provisto de pico, cuyo cuerpo está revestido de plumas, y sus extremidades anteriores transformadas en alas, las cuales están capacitadas para el vuelo. Puede haber aves con alas atrofiadas, pero ni a una sola le falta el pico.

Otro rasgo que les diferencia de los mamíferos es el número de vértebras cervicales, que en la aves no baja de 9, mientras que en los mamíferos suelen ser por lo general 7. el número de vértebras cervicales no es fijo en las aves, ya que hay especies como el cisne cuyo número de vértebras es de 23; las vértebras dorsales están soldadas entre sí, y las costillas se apoyan unas de otras, lo que da lugar a un sólido caparazón que protege los órganos internos durante el vuelo; el esternón se prolonga en un hueso saliente llamado quilla, en donde se encuentran los músculos que accionan las alas; las clavículas están unidas por delante, para que las alas puedan moverse al mismo tiempo y así posibilitar el vuelo. A pesar de la modificación de los miembros anteriores, el esqueleto de las aves es muy similar al de los mamíferos.

Muchos de los huesos son huecos y están llenos de aire. El conjunto óseo está íntimamente relacionado con el aparato respiratorio, el cual presenta además de dos pulmones (que aprovechan entre el 60% y el 65% del oxígeno, frente al 20-25% aprovechado por el hombre) los sacos aéreos, que son prolongaciones de los pulmones y que envuelven los distintos órganos y penetran en los huesos, contribuyendo así a reducir el peso especifico del ave. Los sacos aéreos juegan un papel importante en la respiración del ave.

Las patas se componen de pierna, tarso y dedos. La pierna formada por la tibia con el peroné soldado; el tarso, casi siempre largo; y los dedos, que por lo general son cuatro. La disposición normal de los dedos de un ave son tres anteriores y uno posterior. En algunas especies (patos, por ejemplo) los dedos están unidos entre sí por una membrana interdigital que les permite andar sobre las plantas acuáticas; otras aves acuáticas tienen los dedos lobulados. La ultima falange de los dedos está rematada por la uña, que es una placa córnea.

Las aves son animales homeotermos cuya temperatura corporal es de 38-44ºC, dependiendo del grado de actividad del individuo.

La dermis carece de glándulas sudoríparas. La mayoría de las aves para cuidar y conservar el plumaje protegiéndolo del agua se sirven de una glándula situada en la rabadilla (glándula uropigial), cuya secreción grasa se distribuye por todo el plumaje ayudándose del pico. Esta es la única glándula cutánea existente en las aves; y no en todas, pues hay especies que la tienen atrofiadas o incluso que no la tienen.