Z evolučního hlediska se ptáci vyvinuli z podtřídy plazů. Dokonce i recentní ptáci mají mnoho společných znaků se svými plazími předky.

Nezřídka se stávalo, že paleontologové stáli upřed obtíţným úkolem rozhodnout, zda určitý nalezený kosterní zbytek patří k ptačí nebo plazí kostře.

Nejstarším obratlovcem, kterého je možno zařadit k praptákům, je  Archaeopteryx z období konce jury. Tento prapták vykazuje znaky jak plazů, tak ptáků. Pohyboval se převážně po zemi. Křídla používal ke zrychlování běhu vysokými skoky a ke krátkému, klouzavému letu, protože mu chyběly anatomické předpoklady pro zdvih křídla nad úroveň ramenního kloubu. Navzdory původnímu nadšení, že Archaeopteryx je mezičlánkem mezi ptáky a plazy, se zjistilo, že nebyl přímým předkem dnešních ptáků a zřejmě představuje jednu z možných postranních vývojových linií.  Zatím bylo nalezeno příliš málo kosterních zbytků po objasnění vývoje od plazů k dnešním ptákům. Praptáci ale v období jury neměli primát ve vzdušném prostoru. Ten ovládli ptakoještěři (Pterosauria), kteří měli létací blány upnuté na čtvrtý prodloužený prst.

Nejvýraznější plazí a ptačí znaky u Archaeopteryxe 

PLAZÍ ZNAKY

- Vrchní i spodní čelist obsahují pravé jamkovité zuby     

- Obratle jsou dvojvyduté (amficélní)

- Velmi krátká kříţová část páteře má 5-6 obratlů

- Dlouhý ocas 22-23 ocasních obratlů, u dnešních ptáků ocasní obratle srostlé v jedinou kost

- Chybí osifikovaná prsní kost – sternum

- U přední končetiny kosti zápěstní a záprstní nejsou srostlé- Přední končetina má v ruční části 3 volné prsty s drápy

- Poměrně jednoduchý mozek s výrazně nezvětšeným mozečkem, silně vyvinutá čichová část koncového mozku 

- Jednoduchá, na dvě části nečleněná žebra

- Zbytky břišních žeber

PTAČÍ ZNAKY

-  Tělo pokryto peřím, peří stavbou odpovídá recentním ptákům

-  Rozlišení letek na letky ruční a loketní

-  Na letkách je vnější část praporu výrazně uţší neţ vnitřní část

-  Duté, pneumatizované kosti

-  Zpevnění pletence lopatkového lopatkou, kostí krkavčí a klíční kostí

-  Srůst obou klíčních kostí do jedné

-  Srůst nártních a zánártních kostí do běháku

-  Na dolní končetině je palec postavitelný proti ostatním prstům

-  Dlouhá dozadu obrácená kost stydká 

Praví ptáci se objevili na Zemi ve svrchní křídě. Převážná část z nich patřila mezi ptáky vodní. 

Největší proslulost získali zubatí ptáci nalezení v uloţeninách ze svrchní křídy v Kansasu. Největší z nich, Hesperornis, dlouhý asi 2m, byl typický vodní pták se stavbou těla dokonale přizpůsobenou k plavání a potápění. Vzhledem se velmi podobal dnešním potáplicím, ale nebyl s nimi příbuzný, dokonce nebyl ani předkem dnešních nelétavých forem ptáků. Křídla měl zakrněná, naopak nohy byly vybaveny silnou svalovinou. Obě čelisti měl ozubené.                                   

Ozubený pták rodu Ichthyornis byl zhruba ve velikosti holuba a byl dokonale přizpůsoben k letu. Svědčí o tom vysoký hřeben prsní kosti pro úpon létacích svalů a ocasní obratle srostlé v pygostyl. Tito ptáci ţili pravděpodobně ve společnostech a ţivili se především rybami. Nález tohoto ozubeného ptáka byl popsán roku 1873 paleontologem O.C.Marshem. 

Redukce ocasu je prvním znakem, který se projevil v evoluci mezi Archeopteryxem a ptáky. Dalšími znaky jsou ztráta prstů a drápů na předních končetinách, protažení coracoidů, přesun ramenní kloubní jamky a otočením průběhu šlachy (supracoracoideus). Praptáci měli na rozdíl od dnešních ptáků menší mozkovnu a čelisti opatřené alveolárními zoubky.                                                                                            

Nejtypičtějším znakem ptáků je opeření, které patří k nejdokonalejším tělním pokryvům u obratlovců. Původní funkcí opeření byla téměř jistě tepelná izolace pro udrţení stálé tělesné teploty (thermoregulace). Teprve v další etapě, ouběţně s vývojem letového aparátu vznikaly letky (remiges) a rýdovací pera (rectrices) a peří získalo sekundární funkci při letu.

Evolučně původnější formou peří tak bylo peří prachové (plumae), jemuž se podobá typ peří, které pokrývá tělo mláďat. Názor, ţe nejdříve vzniklo peří prachové s funkcí tepelné izolace a teprve později je nahrazováno útvary podílejícími se na letu, je podepřen rekapitulací v ontogenezi.  

Někdy je vznik peří vykládán přímou přeměnou plazích šupin v aerodynamické struktury umožňující v první fázi pouze padákový let, později klouzavý a nakonec aktivní let.  

Předpokládá se, ţe výchozí formou ptáků byl opeřený plaz, pohybující se rychlým během, posléze skoky a postupně zdolával větší výškové rozdíly se zvětšováním nosných ploch křídel a ocasu.

Vznik aktivního letu

Schopnost létat je nejznámější vlastností ptáků. Vznikem této energeticky vysoce náročné činnosti se dnes zabývají dvě teorie.

První teorie, tzv.kursoriální předpokládá, ţe se schopnost letu vyvinula u pozemních forem drobných dinosaurů (Velociraptor), kteří rychle běhali s roztaţenými předními končetinami, do nichž chytali potravu.

Druhá teorie, tzv. arboreální předpokládá naopak formy plazů,pohybujících se v korunách stromů a snášejících se dolů zbrzďovaným pádem, neboli klouzavým letem. K této teorii se dnes přiklání většina ornitologů.

Pro vznik ptačího letu byl velmi důleţitý téţ pohyb zadních končetin, i kdyţ je nutné říci, ţe u dinosaurů a ptáků se tento pohyb výrazně liší v pohybu stehenní kosti. Zatímco u dinosaurů tato kost měla dominantní funkci pro pohyb zadní končetiny, u ptáků je tato kost více fixována. Toto bylo pravděpodobně způsobeno přeměnou končetinových svalů, které se upínaly na redukovaný ocas.

Charakteristickým rysem přeměny horních končetin v křídla je redukce počtu prstů a splývání distálních článků. Tato přeměna je předmětem diskusí, neboť u dinosaurů je nejdelší zachovaný prst druhý, na náběhové straně křídla je základ prvního a směrem dozadu základ třetího prstu. U recentních ptáků však v embryogenezi základy prvního a pátého prstu zanikají, tedy osu křídla tvoří třetí končetinový paprsek, na náběhu je druhý a vzadu čtvrtý.  

Pro samotný aktivní let je velmi důleţitý malý chomáček peří, zvaný alula, na základu prvního, resp. (u recentních ptáků) druhého prstu, který umoţňuje dostatečnou stabilitu při velmi pomalém letu. Existence aluly je doloţena u ptáka Eoalulavis, který ţil na území dnešního Španělska před 125 miliony let v období spodní křídy.

Ve třetihorách převládli na Zemi dvě skupiny obratlovců – ptáci a savci. V tomto období se vyvinuly mnohé čeledi vodních a suchozemských ptáků.

Vývoj ptáků již od samého počátku směřoval k jedinému cíli, ovládnout vzdušný prostor. Jakmile postupně dosáhli tohoto cíle přizpůsobením své tělesné stavby, v dalším vývoji svoji základní stavební konstrukci jiţ neměnili, a dále se adaptovali pouze na prostředí, jako stepi, pouště, hory, močály a vodní prostředí.