Tianyuraptor était lié aux Microraptors, mais était sans doute un membre très primitif de ce groupe. Tianyuraptor est caractérisé, entre autres, par des membres postérieurs très longs qui représentent avec une longueur de près d'un mètre près de cinq fois la longueur de leur fémur. Les membres antérieurs sont par contre proportionnellement beaucoup plus courts que ceux des autres droméosauridés avec un rapport de longueur membres antérieurs/membres postérieurs de 53 % contre 70 %. Le squelette presque complet d'environ 1,8 m de long montre que, contrairement aux Microraptors, il n'y a pratiquement pas d'adaptations pour le vol. Tianyuraptor chassait probablement en petits groupes comme Velociraptor. Son physique était tel qu'il pouvait se déplacer très agilement et rapidement.
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