Le squelette du dromaeosaure suggère qu'ils étaient actifs, rapides et étroitement liés aux oiseaux.
Les dromaeosaures ont un crâne relativement large, des dents dentelées, un museau étroit et des yeux tournés vers l'avant avec un certain degré de vision binoculaire.
Les dromaeosaures, comme la plupart des autres théropodes, avaient un cou recourbé en S, et leur tronc était relativement court et profond. Comme les autres maniraptorans, ils avaient de longs bras, et des mains relativement grandes avec trois longs doigts se terminant par de grandes griffes.
La structure de la hanche du dromaeosaure comportait une grande "botte pubienne" (une partie de la hanche) qui faisait saillie sous la base de la queue. Ces os de la hanche étaient des endroits où les muscles et les tendons étaient attachés.
Les pieds du dromaeosaure portaient une grande griffe recourbée sur le deuxième orteil. Leurs queues étaient fines et servaient principalement de contrepoids.
Certains, et probablement tous les dromaeosaures, étaient couverts de plumes, notamment de grandes plumes à ailettes, d'ailes et de queue.
Pied
Comme les autres théropodes, les dromaeosaures étaient bipèdes, c'est-à-dire qu'ils marchaient sur leurs pattes arrière. Alors que les autres théropodes marchaient avec trois orteils au sol, les traces d'empreintes fossilisées montrent que la plupart des dromaeosaures tenaient le deuxième orteil au sol, seuls les troisième et quatrième orteils supportant le poids de l'animal. Le deuxième orteil, plus gros, portait une griffe courbée en forme de faucille, d'une taille inhabituelle. On pense qu'il était utilisé pour capturer des proies et, chez les plus petites espèces, pour grimper aux arbres.
Une espèce de dromaeosaure, le Balaur bondoc, avait un premier orteil qui était fortement modifié parallèlement au second. Le premier et le deuxième orteil de chaque pied de B. bondoc étaient également maintenus rétractés et portaient des griffes élargies en forme de faucille.
Pile
Les dromaeosaures avaient de longues queues. La plupart des vertèbres de la queue portent des extensions osseuses en forme de bâtonnets, ainsi que des tendons osseux chez certaines espèces. Dans son étude sur Deinonychus, Ostrom a proposé que ces caractéristiques raidissent la queue de manière à ce qu'elle ne puisse fléchir qu'à la base, et que toute la queue se déplace alors comme un seul levier rigide. Cependant, un spécimen bien préservé de Velociraptor mongoliensis (IGM 100/986) possède un squelette de queue articulé qui est courbé horizontalement en forme de S. Cela suggère que, dans la vie, la queue pourrait se courber d'un côté à l'autre avec un certain degré de flexibilité. Il a été proposé que cette queue soit utilisée comme stabilisateur et/ou contrepoids pendant la course. Dans le Microraptor, un éventail de plumes allongé en forme de diamant est conservé à l'extrémité de la queue. Il aurait pu être utilisé comme stabilisateur et gouvernail pendant le vol plané.
Taille
Les dromaeosaures étaient des dinosaures de taille petite à moyenne, allant d'environ 0,7 mètre de long (2,3 ft, dans le cas de Mahakala) à plus de 6m (20 ft, dans Utahraptor et Achillobator). Certains étaient plus grands ; les spécimens non décrits d'Utahraptor dans les collections de la BYU pouvaient mesurer jusqu'à 11 m de long. Les grandes tailles semblent avoir évolué au moins deux fois chez les dromaeosaures. Une troisième lignée possible de dromaeosaures géants est représentée par des dents isolées trouvées sur l'île de Wight, en Angleterre. Ces dents appartiennent à un animal de la taille d'un Utahraptor mais leur forme ressemble davantage à celle des dents des vélociraptorines.
Mahakala est à la fois le dromaeosaure le plus primitif jamais décrit et le plus petit. Ces preuves, ainsi que le Microraptor et le troodontid Anchiornis, suggèrent que l'ancêtre commun des dromaeosaures, des troodontidés et des oiseaux - le "paravien ancestral" - était peut-être très petit, avec environ 65 cm de longueur et 600 à 700 grammes de masse.
Plumes
Les fossiles montrent que les dromaeosaures étaient couverts de plumes. Certains fossiles conservent de longues plumes sur les mains et les bras (rémiges) et la queue (rectrices), ainsi que des plumes plus courtes, ressemblant à du duvet, qui recouvrent le corps.
D'autres fossiles, qui ne conservent pas d'empreintes réelles de plumes, conservent encore les bosses associées sur les os de l'avant-bras où de longues plumes d'ailes se seraient attachées dans la vie. Dans l'ensemble, ce motif de plumes ressemble beaucoup à celui de l'Archéoptéryx.
Le premier dromaeosaure connu présentant des signes définitifs de plumes est le Sinornithosaurus, signalé en Chine par Xu et al. en 1999.
De nombreux autres fossiles de dromaeosaure ont été trouvés avec des plumes couvrant leur corps, certains avec des ailes à plumes complètement développées. Le Microraptor présente même des traces d'une deuxième paire d'ailes sur les pattes arrière. Bien que les empreintes directes de plumes ne soient possibles que dans des sédiments à grain fin, certains fossiles trouvés dans des roches plus grossières montrent des traces de plumes par la présence de boutons de piquants, les points d'attache des plumes d'ailes possédées par certains oiseaux. Les dromaeosaurides Rahonavis et Velociraptor ont tous deux été trouvés avec des boutons de piquants, ce qui montre que ces formes avaient des plumes bien qu'aucune empreinte n'ait été trouvée.
Il est donc très probable que même les dromaeosaures terrestres les plus gros ont porté des plumes, car même les oiseaux incapables de voler conservent aujourd'hui la plus grande partie de leur plumage, et on sait que des dromaeosaures relativement gros, comme le Velociraptor, ont eu des plumes.