Malgré son appartenance à la grande famille des dinosaures théropodes carnivores, le vélociraptor fait partie des dinosaures relativement petits mais son agilité et sa rapidité ont fait de lui un redoutable prédateur. Dans une étude récente menée par des scientifiques anglais, sa vitesse de pointe a été estimée entre 40 et 60 km/h. Il était peut-être parmi les dinosaures les plus rapides.
Il mesurait, de la tête à la queue, environ 1,5 à 2 mètres pour une hauteur d’à peine 1 mètre. Son poids avoisinait 15 à 20 kilogrammes.
Il se distinguait des autres droméosauridés par sa tête très étroite et aplatie avec de puissantes mâchoires portant environ 80 dents acérées.
Son arme la plus redoutable était son énorme griffe rétractile qu’il avait à chaque patte arrière, capable de se positionner presque à la verticale pour poignarder et déchiqueter la peau de ses proies.
Sa queue, rigidifiée par des tendons osseux, l’aidait à s’équilibrer lorsqu’il se dresse pour harponner sa proie.
Contrairement aux idées reçues, le vélociraptor était entièrement couvert de plumes mais elles n’étaient pas suffisantes pour lui permettre de voler. Cela lui servait avant tout à réguler la température de son corps et éventuellement à la sélection sexuelle.
On accorde aussi au Vélociraptor une grande intelligence pour un dinosaure du fait de sa technique de chasse organisée en meute.