古生物学家将翼龙划分为喙嘴龙类和翼手龙类两大类。早在发现恐龙化石之前的1784年，科学家就已经记述了发现于德国的世界上第一件翼龙化石。目前已发现200余种翼龙化石，在全球七大洲都有它们的踪迹。对于这么庞大的家族，古生物学家将它们划分为喙嘴龙类和翼手龙类两大类。
喙嘴龙类代表了翼龙较原始的类群，是最先演化出来的翼龙，主要生存于晚三叠世和侏罗纪。它们满嘴都有牙齿，鼻孔和眶前孔没有愈合，脖子比较短，掌骨也短，还有长的第五脚趾和长长的尾巴。喙嘴龙类通常个体较小，被认为适于攀爬，飞行能力相对较弱。到目前为止，古生物学家发现的最早的喙嘴龙（也是最早的翼龙）是产自意大利上三叠统地层的真双齿型翼龙和蓓天翼龙（又称“翅龙”）。
喙嘴龙类在早白垩世消失，被翼手龙类取代。翼手龙类是由喙嘴龙类中的一支演化而来的，是翼龙中更先进的类群，主要繁盛于晚侏罗世到白垩纪。中国辽西建昌发现的悟空翼龙代表了喙嘴龙类向翼手龙类演化的关键缺失环节。
翼手龙类的牙齿出现分化，牙齿退化变少甚至全部消失，主要生长在嘴的前端，鼻孔和眶前孔愈合形成巨大的鼻眶前孔，颈椎和脖子很长，掌骨也变长，第五脚趾退化变短，尾巴也很短，多数头部发育有冠饰。翼手龙类的体形差异远大于早期的喙嘴龙类，它们具有较强的飞行能力，占据着更丰富多样的生态环境。