I loro resti fossili distribuiti in aree geografiche molto distanti fra loro (dall’America del nord al centro Europa, dall’Africa meridionale all’Asia orientale), testimoniano la grande diffusione che questi piccoli dinosauri ebbero sulle terre emerse alla fine del Triassico. Questi saurischi bipedi, dalla corporatura snella e scattante e dalla dieta caratteristica dei carnivori non specializzati, furono i primi dinosauri a comparire sulla Terra. Avevano dimensioni diverse a seconda delle specie: in media non superavano i 50 chili di peso, e se il più, piccolo Saltopus pesava solo 900 grammi e aveva le dimensioni di un piccione, il più grande, Halticosaurus liliensterni, raggiungeva forse i 100 chili e i 5 metri di lunghezza. Le forme intermedie come Avipes e Procompsognathus raggiungevano il metro di lunghezza, mentre Lukousaurus, Coelophysis e Syntarsus erano ancora più grandi.
La documentazione paleontologica relativa a questa famiglia è indubbiamente ricca: il giacimento di fossili di Ghost Ranch, nel New Mexico, permise a Colbert, Whitaker e Ieraldi di portare alla luce decine di scheletri di Coelophysis perfettamente conservati, che hanno consentito di ricostruire con una certa sicurezza la struttura di questi animali, il loro comportamento e l’ambiente in cui vissero. Ciò vale tuttavia solo per alcune specie, poichè, ad eccezione di Ghost Ranch, nella maggior parte dei ritrovamenti i fossili sono così incompleti da impedire una ricostruzione attendibile e da consentire la loro corretta sistemazione tassonomica.
Di Coelophysis (e, indirettamente e con minor sicurezza, delle altre specie di celofisidi) possiamo dire che aveva una struttura corporea tipica dei celurosauri: era cioè un corridore agile e leggero, dalle ossa cave e dal corpo snello, con una lunga coda dall’utilissima funzione di bilanciare durante la corsa e il salto. Le zampe posteriori, molto simili a quelle degli uccelli, erano molto più sviluppate di quelle anteriori: una caratteristica comune a tutti i dinosauri bipedi. Mentre le zampe anteriori avevano mani dalle lunghe dita opponibili e artigliate, adattissime a ghermire la preda, le forti zampe posteriori terminavano con un piede dalle dita più tozze e forti, dotate di unghie sviluppate che consentivano una buona presa sul terreno durante la corsa. Al termine di un collo snello e flessibile, si trovava una testa allungata, cuneiforme e alleggerita da numerose finestre. La bocca è irta di numerosi denti appuntiti: come tutti i celurosauri, infatti, anche i celofisidi erano predatori abili e voraci, ed è probabile che avessero una dieta molto varia: piccoli insetti, anfibi, lucertole e tecodonti dovevano far e regolarmente parte del loro menu quotidiano.
Forse erano anche cannibali: ad Abiquiu, infatti, è stato rinvenuto un fossile di Coelophysis bauri che in corrispondenza della zona ventrale mostra i resti di un piccolo celofiside. La conformazione dell’adulto (e in particolare quella della sua cloaca, con due ischi volti all’indietro), non sembrerebbe consentire un parto di un figlio di tali dimensioni: questo escluderebbe perciò l’ipotesi inizialmente avanzata che si tratti del fossile di una femmina vivipara. Il piccolo sarebbe stato, invece, l’ultimo pasto dell’adulto, e il fossile ci darebbe una chiara prova delle abitudini cannibali di questi dinosauri: nutrendosi dei piccoli di un’altro nido, l’adulto avrebbe eliminato, allo stesso tempo, possibili competitori per la propria prole. È probabile, comunque, che si trattasse di casi isolati: si pensa infatti che questi animali vivessero in branchi, cacciando in gruppo prede anche molto più grandi di loro.

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