El sinornitosaurio es un dinosaurio bípedo de un metro treinta de longitud y treinta kilos de peso, completamente cubierto de plumas. La cabeza es estrecha y alargada, con ojos grandes y dientes afilados. Las patas delanteras, relativamente largas y terminadas en tres dedos largos con garras curvas, le permiten trepar a los árboles, aunque también es un buen corredor, gracias a sus fuertes patas traseras. La cola es larga y bastante rígida, lo que le ayuda a mantener el equilibrio tanto en el suelo como en los árboles.