命名
天宇盜龍的學名是來自山東省的天宇自然博物館，這是其完模標本所存放的地方。種小名是為紀念在研究馳龍科及有羽毛恐龍有特別貢獻的約翰·奧斯特倫姆（John Ostrom）。
復原圖完模標本STM1–3是一個接近完整及連線的骨骼，只缺欠了尾巴末端。共有25節尾巴脊骨保存了下來，相信最多只缺欠了3節末端。化石是在中國遼寧西部凌源發現，藏在義縣組的大王杖子層。義縣組是下白堊紀的地層，約為1297-1221萬年前的巴列姆階至阿普第階之間。大王杖子層可以追溯至1220萬年前。這個標本估計是屬於一個亞成體，因為發現一些骨骼未完全的融合特
天宇盜龍天宇盜龍是中等身型的馳龍科，具有幾種獨有的衍生特徵。這些特徵包括尾巴中間的脊骨比背部脊骨長2倍、叉骨細小及極為幼長、後肢很長及是背部所有脊骨長度的3倍。它們的尾巴也與其他遼寧的馳龍科化石一樣相對較長，長約96厘米，差不多是大腿骨長度的4.8倍。
四肢
天宇盜龍的前肢在與後肢比較下很短，只有後肢的53%。其他馳龍科比例可以多於70%。
雖然天宇盜龍的體型較小盜龍亞科的大，但後下肢也一樣相對較長，這卻與馳龍科的有所不同。天宇盜龍的脛跗骨與大腿骨比例大於1.30，但蒙古伶盜龍的卻少於1.10。除了較長的後肢外，天宇盜龍的前肢也較其他的短。例如差不多大小的伶盜龍，其手臂與腿的長度比例約為0.75，而天宇盜龍的卻只有0.53。
古生物學
天宇盜龍的手臂較短，顯示了它們手臂的用途與其他馳龍科有所不同。小盜龍亞科（如小盜龍）就被指是可以滑翔的。不過，天宇盜龍較短的前肢、細小的叉骨及橫向較闊的喙突，都顯示它們不適合滑翔或飛行。
分類天宇盜龍的種系發生學分析發現它們是勞亞大陸馳龍科的基底成員。它們似乎擁有一些勞亞大陸馳龍科所沒有的特徵，但卻可以在初鳥類及岡瓦那大陸馳龍科（如南方盜龍、鷲龍、內烏肯盜龍、脅空鳥龍及半鳥）中發現。研究人員亦發現天宇盜龍擁有一些小盜龍亞科單系群的特徵。由於天宇盜龍混合了這兩種特徵，故估計它們是小盜龍亞科的基底。若是如此，其他長臂的小盜龍亞科應該是獨自演化出飛行的能力。
不過從另一角度看，天宇盜龍也有可能是不包括小盜龍亞科的勞亞大陸馳龍科的基底。無論如何，天宇盜龍的發現提供了更多有關馳龍科早期演化的資料，亦展示了它們初期的多樣性。
