L'infraordine Ornithomimosauria (ornitomimosauri) è costituito da un gruppo di celurosauri specializzati. È possibile che i primi rappresentanti di questo infraordine si siano evoluti alla fine del Giurassico. Elaphrosaurus della Tanzania, in Africa orientale, aveva gli arti lunghi e sottili e il corpo somigliante a quello di uno struzzo come gli ornitomimosauri che si evolsero successivamente, ma si ignora come fosse la testa. Ciò significa che è impossibile verificare se possedeva le caratteristiche fondamentali riscontrate nella testa di ornitomimosauri: cervello di grandi dimensioni, grandi occhi e assenza di denti. Un altro ornitomimosauro la cui appartenenza all'ordine è ancora dubbia è Deinocheirus, del quale si sono rinvenute solo le due enormi estremità anteriori provviste di grandi artigli. Gli ornitomimosauri compresi con certezza nell'infraordine vissero tutti alla fine del Cretaceo in America settentrionale (Ornithomimus, Struthiomimus) e Asia centrale (Avimimus, Oviraptor). La gran parte dei dinosauri di questo infraordine forma la famiglia Ornithomimosauridae. Tuttavia, Oviraptor presenta caratteristiche tali (testa piccola eun'escrescenza sul muso) da venir compreso in una famiglia distinta, Oviraptoridae. La collocazione di Avimimus è ancor più problematica. Questo animale ha la corporatura snella e slanciata degli omitomimosauri ma le mani e il cranio sono conosciuti troppo poco per poter dire se assomigliavano a quelli di Ornithomimus. Avimimus viene collocato in una propria famiglia, Avimimidae.

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